紡機(jī)專用變頻器的矢量變頻調(diào)速控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著紡機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展，紡機(jī)的機(jī)電一體化技術(shù)水平不斷提高，交流變頻技術(shù)取代傳統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于紡織機(jī)械領(lǐng)域中，交流電機(jī)在紡機(jī)傳動(dòng)中也得到廣泛使用。在紡機(jī)領(lǐng)域中三種常用的紡機(jī)變頻器類型有V/F、無(wú)速度矢量控制、和伺服變頻器。各國(guó)學(xué)者對(duì)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)涉及的硬件和控制技術(shù)做了大量的研究，提出了許多有效的成果，同時(shí)也存在許多技術(shù)問(wèn)題還需要做更進(jìn)一步的研究。論文針對(duì)紡機(jī)變頻器設(shè)計(jì)存在的硬件和控制策略方面的問(wèn)題進(jìn)行了研究，并提出了有效解決方案。

2、r>　　 因交流電機(jī)是多變量、時(shí)變、強(qiáng)耦合的高價(jià)系統(tǒng)，直接對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行控制難以獲得優(yōu)良的動(dòng)態(tài)調(diào)速特性。因此，論文首先從交流電機(jī)控制領(lǐng)域中應(yīng)用最成功的的基本控制策略出發(fā)，回顧了矢量控制策略的基本原理、矢量控制策略的坐標(biāo)變換過(guò)程、交流電機(jī)矢量模型以及電壓空間矢量PWM控制技術(shù)等；討論了基于矢量控制策略的直接矢量控制模型的關(guān)鍵技術(shù)，探討了矢量控制策略應(yīng)用成功的前提是如何準(zhǔn)確觀測(cè)磁鏈，以及保證磁鏈觀測(cè)模型準(zhǔn)確的必要性。
　　 論文討

3、論了在紡機(jī)中廣泛使用的MRAS無(wú)速度矢量控制變頻器，對(duì)MRAS矢量控制模型存在的問(wèn)題如直流初值積累、誤差累計(jì)、PI參數(shù)整定、計(jì)算量大、參數(shù)漂移等進(jìn)行了詳盡的分析，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)速估計(jì)模型進(jìn)行改進(jìn)和重構(gòu)模型兩種方法解決以上問(wèn)題。提出用增量式MRAS控制模型徹底解決MRAS控制模型存在的直流積累、誤差累計(jì)的問(wèn)題。因改進(jìn)后的增量式MRAS模型仍然含有PI調(diào)節(jié)器，仍存在PI參數(shù)整定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。因此，進(jìn)一步提出基于MRAS的無(wú)差速度直接計(jì)算模型，

4、基本思路是調(diào)節(jié)模型的輸出直接無(wú)差跟蹤參考模型的輸出，在MRAS控制系統(tǒng)中省略PI調(diào)節(jié)器和電流模型，至此完全避免了由于PI調(diào)節(jié)器帶來(lái)的所有相關(guān)問(wèn)題如直流初值積累、誤差累計(jì)、PI參數(shù)整定等等，同時(shí)因省略了PI調(diào)節(jié)器和電流模型，模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，計(jì)算量減小，仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的預(yù)期目標(biāo)?；贛RAS的無(wú)差速度計(jì)算模型中仍含有參考模型，因此仍受電機(jī)參數(shù)漂移的影響，估算速度的精度仍受限制，論文通過(guò)結(jié)合傳統(tǒng)參數(shù)辯識(shí)的方法，設(shè)計(jì)全維/降維觀測(cè)器或卡爾

5、曼濾波器在線辨識(shí)參考模型的參數(shù)Rs，實(shí)時(shí)修正參考模型確保估算速度的精度。
　　 基于MRAS的無(wú)差速度計(jì)算模型結(jié)合參數(shù)辨識(shí)的方法，在理論上解決了無(wú)速度電機(jī)矢量控制的問(wèn)題，但實(shí)際上因全維/降維觀測(cè)器或卡爾曼濾波器在線辨識(shí)參數(shù)的方法存在計(jì)算量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn)，直接移植到DSP控制系統(tǒng)中難度很大，因此，若能夠找到一種對(duì)電機(jī)參數(shù)不敏感或弱敏感的控制模型，就可解決或部分解決以上問(wèn)題。論文提出了一種全新的J-M變換矢量控制模型，

6、把交流電機(jī)模型經(jīng)過(guò)J-M坐標(biāo)變換后轉(zhuǎn)換成串勵(lì)直流電機(jī)控制模型，對(duì)該模型的基本原理進(jìn)行了的研究，并對(duì)其特性進(jìn)行了仿真，同時(shí)建立了基于J-M變換矢量控制策略的閉環(huán)控制模型，并對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)模型的作了仔細(xì)研究和仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明該模型對(duì)電機(jī)參數(shù)具有弱敏感性。但是基于J-M變換矢量控制策略的閉環(huán)控制模型需要電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)作為反饋信號(hào)，因此要與無(wú)速度矢量控制系統(tǒng)結(jié)合使用還有待研究。另外，由于該模型表現(xiàn)出直流電機(jī)的串勵(lì)模型的軟特性，采用了與轉(zhuǎn)子磁

7、鏈定向控制模型不同的控制方式，建立在FOC矢量控制技術(shù)基礎(chǔ)上的控制模型不能直接應(yīng)用，在論文中雖建立了完整的仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ停苯邮褂玫綄?shí)際系統(tǒng)中還得做進(jìn)一步的研究。
　　 論文對(duì)紡機(jī)變頻器的硬件電路和紡機(jī)變頻器專用功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)致的研究，具體說(shuō)明了逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤(pán)、顯示、DSP控制電路、電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)以及過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱保護(hù)、紡機(jī)專用功能設(shè)計(jì)等方面做了具體介紹。最后，指出為設(shè)計(jì)高性能紡機(jī)變頻器，涉及的硬件和控制策略