升降設(shè)備用開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制理論的迅猛發(fā)展，開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展，正逐步從理論研究走向行業(yè)應(yīng)用。在升降設(shè)備領(lǐng)域，目前主要采用交流調(diào)速系統(tǒng)和直流有刷調(diào)速系統(tǒng)。這兩種調(diào)速系統(tǒng)都存在制造成本高、效率低等問題，并且目前仍然沒有合適的解決方法。開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)憑借自身高速高效、穩(wěn)定可靠、過載能力強等特點，有望彌補升降設(shè)備現(xiàn)有調(diào)速系統(tǒng)的不足，在升降設(shè)備中取得良好的應(yīng)用。
　　 論文首先闡述了開關(guān)磁阻電機工作原理，根

2、據(jù)電機的基本方程以及電機的線性模型，結(jié)合電機控制的三種基本模式，分析了電機電動、制動控制策略以及電機調(diào)速的控制原理。然后根據(jù)電機的實際磁鏈數(shù)據(jù)，在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下建立了開關(guān)磁阻電機的仿真系統(tǒng)，針對電機重載啟動、最佳開通區(qū)間運行以及制動運行等工作狀態(tài)做了仿真。根據(jù)升降設(shè)備對電機轉(zhuǎn)速的要求，構(gòu)建了模糊PID調(diào)節(jié)器并對調(diào)速效果進行了仿真。接著根據(jù)理論分析和系統(tǒng)仿真，設(shè)計了開關(guān)磁阻電機控制器。在硬件設(shè)計中，對比了各種功率

3、變換器電路的優(yōu)缺點，結(jié)合升降設(shè)備的應(yīng)用條件，選擇了不對稱半橋結(jié)構(gòu)的功率變換器?？刂七壿嫴糠痔幚砥餍酒x用了ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103系列芯片，該芯片設(shè)計目標(biāo)是工業(yè)控制領(lǐng)域，能夠比較好的滿足控制器的設(shè)計需求。軟件部分，根據(jù)控制器的功能需求，分析了采用實時操作系統(tǒng)和前后臺系統(tǒng)、位置信號捕獲和位置信號查詢等方案的優(yōu)缺點，采用了基于位置信號查詢的前后臺系統(tǒng)作為軟件的主體框架。最后在測試平臺上，對開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)進行測

4、試。
　　 論文實現(xiàn)的開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)1400r/min勻速電動和制動運行，轉(zhuǎn)速波動在3％以內(nèi)。在電動運行時，可實現(xiàn)18N·M無故障啟動，最大啟動力矩可達30N·M；調(diào)速系統(tǒng)的最高效率可達75％以上，在負(fù)載2N·M至10N·M區(qū)間調(diào)速系統(tǒng)效率均在70％以上，實現(xiàn)了寬范圍高效率系統(tǒng)調(diào)速。在制動運行時，電機啟動及時，可以實現(xiàn)1400r/min勻速制動。開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)達到預(yù)定設(shè)計目標(biāo)，基本滿足升降設(shè)備使用要求。