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基于DTC的机床电机变频器的研究

基于DTC的机床电机变频器的研究

点击数:7445 次   录入时间:03-04 11:57:49   整理:http://www.55dianzi.com   应用案例

 0引百在现代数控生产中,加工的产品要求越来越高,而影响数控机床加工精度的不仅与加工的刀具和工艺有关,而且还和电机的动态性能有很大关系。因此电机的转动是加工精度的关键。由于机床加工范围较广,不同的工件,不同的工序,使用不同的刀具,要求机床执行部件具有不同的运动速度,因此机床的主运动和进给运动应能进行调速,传统的开环恒压频比控制方法不能满足加工精度和要求。本文基于DTC控制技术,利用加权方法使电机转矩脉动最小,充分利用直接转矩控制动态性能好、结构简单的优点,为快速、高精度、高性能的机床电力拖动系统的研究提出了新的思路。

  1直接转矩控制的系统图直接转矩控制的系统基本组成如所示。

  主要有逆变器、混合磁链观测器、磁链和转矩估计器、转矩调节、磁链调节、开关信号选择、磁链自控制等组成。

  2直接转矩控制原理主电路中由逆变器输出的三相PWM波送到三相异步电动机,由霍尔电压、电流传感器分别取出三相电压和电流。通过3/2坐标变换,分别将三相的电压、电流向量变换为两相的电压、电流。

  传感器送来的电压、电流和角速度变量在混合磁链观测器中辨识出磁链的X,X分量。送来的磁链的X,X分量和isa分量在转矩和磁链估计中得出磁链的估计值和转矩的估计值以及磁链的相位角。转矩调节实现转矩直接自控制;磁链调节实现磁链幅值的直接自控制。磁链自控制的任务是选择正确的区段,以形成需要的磁链。开关状态控制的作用是将来自转矩调节环节、磁链调节环节和磁链相位三种控制信号,形成正确的电压开关信号,以实现对电压空间矢量的正确选择。

  3仿真结果对数控机床上的电机进行仿真,电机系统参数为:定子自感Ls=666mH,转子自感Lr=671mH,定、转子互感Lm=651mH,定子电阻RS=4.25认转子电阻R=3.24A额定定子磁链%2电机额定转速ne=14.搭建Matlab下的仿真模型,由相应的控制策略建立相应的仿真模型。系统的阶跃响应如所示,定子磁链如所示。

  电机输出转矩定子磁链4结语直接转矩控制技术用空间矢量分析方法,直接在定子坐标系下计算与控制交流电动机的转矩,采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节(Bang―Bang)产生PWM信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。它省去了复杂的矢量变换与电动机数学模型的简化处理,没有通常的PWM信号发生器。控制思想新颖、结构简单、手段直接、物理概念明确、响应迅速、无超调,是一种高静动态性能的交流调速方法。DTC控制器的这些优点必将在数控机床加工系统中,有着广阔的应用前景。


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