基于直接转矩控制的大功率定扭矩电动扳手驱动器设计

发布时间：2017-07-31 10:26

  本文关键词：基于直接转矩控制的大功率定扭矩电动扳手驱动器设计

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【摘要】：本文设计了一款基于直接转矩控制的大功率定扭矩电动扳手驱动器,希望能够在单相工频交流电输入的情况下,利用直接转矩控制算法,使得三相电动扳手按照设定速度稳定输出扭矩,限制最大转矩,防止对操作器件过扭矩损伤。该电动板手驱动器具有过流过压保护功能,能防止电动扳手运行中电流电压冲击,保护驱动器自身安全。本文对电动扳手驱动器做了深入的研究,从事了下面几项工作：(1)分别在ABC静止坐标系和αβ静止坐标系下建立电动扳手的数学模型,利用电动扳手在αβ静止坐标系下电压方程、磁链方程、运动方程阐述了直接转矩控制的原理。利用空载和堵转试验,测定了电动扳手相关参数,在simulink平台下,搭建了基于直接转矩控制算法的电动扳手驱动器仿真模型,并且对速度PID调节器参数进行整定,对电动扳手从启动到稳定过程的每个环节进行了分析,在仿真平台说明了该算法应用在电动扳手驱动的可行性。(2)根据电动扳手控制驱动系统的硬件要求,设计了整流电路、逆变电路、电流电压检测电路、过流过压保护电路、IGBT驱动电路等并且对每个电路进行了检测实验。对电动扳手控制驱动器的软件进行设计和编写,在VC6.0环境下编译通过了中断服务子程序,并与仿真结果进行了比对,验证了该程序对已知磁链和转矩状态的控制能力。(3)利用数组法使得驱动系统输出75Hz交流电,在WH-30测功机上进行了重载实验,验证了动力系统硬件的可靠性。将仿真模型下系统稳定运行时磁链转状态和转矩状态存储的到DSP,使得系统按照预存的电动扳手状态不断输出PWM控制矢量,验证了系统对电机当前状态的处理能力。(4)最后对电动扳手驱动系统进行闭环调试,发现了系统磁链检测方面存在的软硬件问题。通过上述工作,验证了直接转矩控制方法应用到电动扳手驱动器的可行性,验证了传统u-i磁链观测器的不足,为今后这方面的研究工作提供一定的借鉴。
【关键词】：直接转矩控制 电动扳手 驱动器设计
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS914.51
【目录】：

• 中文摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 电动扳手简介11-12
• 1.2 电动扳手驱动器发展现状12
• 1.3 电动扳手驱动器研究意义12-13
• 1.4 章节安排13-14
• 第二章 直接转矩控制原理14-27
• 2.1 电动扳手数学模型14-18
• 2.1.1 ABC静止坐标系电动扳手数学模型14-16
• 2.1.2 CLARK变换16-17
• 2.1.3 αβ静止坐标系电动扳手数学模型17-18
• 2.2 理想逆变器模型18-19
• 2.3 直接转矩控制原理19-27
• 2.3.1 磁链观测器21-23
• 2.3.2 转矩观测器23
• 2.3.3 速度PID调节器23
• 2.3.4 磁链滞环比较器23-24
• 2.3.5 转矩滞环比较器24
• 2.3.6 开关状态选择表24-25
• 2.3.7 直接转矩控制过程分析25-27
• 第三章 电动扳手驱动系统仿真建模27-36
• 3.1 电动扳手电机参数27
• 3.2 电动扳手驱动系统仿真建模27-34
• 3.2.1 坐标变换模型27-28
• 3.2.2 磁链观测器仿真模型28-30
• 3.2.3 转矩观测器仿真模型30
• 3.2.4 速度PID调节器仿真模型30-31
• 3.2.5 转矩滞环比较器仿真模型31-32
• 3.2.6 磁链滞环比较器仿真模型32-33
• 3.2.7 开关选择表模型仿真模型33-34
• 3.3 直接转矩系统的动态性能分析34-36
• 第四章 系统硬件设计36-50
• 4.1 控制核心TMS320F28335简介36-39
• 4.1.1 模/数转换模块ADC36-37
• 4.1.2 增强型脉宽调制模块ePWM37-38
• 4.1.3 增强型正交编码脉冲模块eQEP38-39
• 4.2 硬件电路设计39-50
• 4.2.1 整流电路39-41
• 4.2.2 逆变电路41-43
• 4.2.3 IGBT驱动电路43-46
• 4.2.4 电流采样电路46
• 4.2.5 电压采样电路46-47
• 4.2.6 电机速度检测电路47-49
• 4.2.7 开关电源设计49-50
• 第五章 电动扳手控制驱动系统软件设计50-52
• 5.1 主程序50
• 5.2 ePWM中断服务程序50-52
• 第六章 电动扳手驱动系统调试和实验结果52-61
• 6.1 系统硬件调试53-57
• 6.1.1 电压检测53-54
• 6.1.2 电流检测54
• 6.1.3 速度检测54-55
• 6.1.4 ePWM端口55
• 6.1.5 整流电路55-56
• 6.1.6 EXB841驱动电路56-57
• 6.1.7 逆变电路57
• 6.2 电动扳手开环冲击试验57-58
• 6.3 Simulink仿真数据验证试验58-59
• 6.4 电动扳手驱动器闭环调试实验59
• 6.5 电动扳手驱动器闭环实验分析59-61
• 第七章 结论61-62
• 7.1 工作总结61
• 7.2 论文不足61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-67
• 附件67

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1 徐艳平;曾光;申明;;永磁同步电机的直接转矩控制及其数字仿真[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

2 王明渝;张忠强;;模糊直接转矩控制的永磁同步电机在测功机中的应用研究[A];四川省电工技术学会第九届学术年会论文集[C];2008年

3 陈春;张磊;张志宝;;基于Matlab/Simulink的直接转矩控制系统仿真研究[A];第十七届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2007年

4 朱鹏程;康勇;陈坚;;一种新颖的变占空比直接转矩控制方案[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

5 王超;李世华;田玉平;;基于自抗扰技术的永磁同步电机直接转矩控制[A];全国自动化新技术学术交流会会议论文集（一）[C];2005年

6 许为;奚国华;喻寿益;桂卫华;;一种改进直接转矩控制性能的方法[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年

7 裴雪军;朱鹏程;康勇;陈坚;;永磁同步电动机直接转矩控制研究及仿真[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

8 张志宝;;直接转矩控制策略的仿真研究[A];第十六届全国煤炭自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2006年

9 林引;陈少航;朱兴林;刘亚辉;;感应电机直接转矩控制的仿真研究[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年

10 黄波;林健;;直接转矩控制在拖动技术中的仿真与分析[A];煤炭机电与自动化实用技术[C];2012年

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本文编号：598704