礦用超級(jí)電容電機(jī)車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、礦用電機(jī)車是煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中的常用設(shè)備，其工作性能和安全性能直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的電機(jī)車多采用鉛酸蓄電池作為驅(qū)動(dòng)電源，但其具有體積大、續(xù)航能力差、充電時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)工作麻煩等缺點(diǎn)，迫切需要性能更高使用更安全的電源來(lái)替代。近年來(lái)隨著矢量控制技術(shù)的日益成熟，電機(jī)車控制系統(tǒng)多采用矢量控制，其控制的關(guān)鍵問(wèn)題在于如何準(zhǔn)確獲取轉(zhuǎn)子的角度和速度。本文以超級(jí)電容礦用電機(jī)車矢量控制系統(tǒng)為對(duì)象，重點(diǎn)研究系統(tǒng)無(wú)傳感器控制的實(shí)現(xiàn)。
　　本文首先

2、介紹了電機(jī)車永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)，建立了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，最終確定id=0控制方式為系統(tǒng)矢量控制方式。系統(tǒng)矢量控制的核心是如何準(zhǔn)確獲取轉(zhuǎn)子位置信息，針對(duì)基于基波激勵(lì)的檢測(cè)方法對(duì)電機(jī)參數(shù)依賴、低速時(shí)準(zhǔn)確度差的問(wèn)題，確定了注入高頻旋轉(zhuǎn)電壓，通過(guò)其響應(yīng)電流來(lái)提取轉(zhuǎn)子信號(hào)的方法對(duì)轉(zhuǎn)子角度和速度進(jìn)行檢測(cè)。該方法主要由注入高頻電壓信號(hào)、提取高頻響應(yīng)負(fù)序電流、觀測(cè)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)這幾個(gè)步驟組成。在對(duì)響應(yīng)電流的濾波

3、處理環(huán)節(jié)，為避免濾波后信號(hào)的相位滯后和幅值衰減問(wèn)題，本文中沒(méi)有采用帶阻濾波器和帶通濾波器，而是選用了由高通濾波器組成的濾波環(huán)節(jié)，采用同步軸系濾波方式，減少信號(hào)失真和信號(hào)的偏移。轉(zhuǎn)子信號(hào)觀測(cè)本文則采用龍貝格觀測(cè)器，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母纳?，使其能更?zhǔn)確地得到轉(zhuǎn)子角度和速度。此外由于高頻電流響應(yīng)信號(hào)中轉(zhuǎn)子信號(hào)是以兩倍頻率的形式存在的，需要對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置進(jìn)一步檢測(cè)，本文介紹了利用轉(zhuǎn)子鐵芯飽和效應(yīng)確定轉(zhuǎn)子磁極的具體方法，使高頻信號(hào)檢測(cè)法的結(jié)果更加

4、精確。對(duì)于礦用電機(jī)車的驅(qū)動(dòng)電源，本文選用超級(jí)電容器來(lái)代替鉛酸蓄電池，將兩者進(jìn)行對(duì)比，從循環(huán)效率、續(xù)航能力等方面進(jìn)行了分析比較。此外還介紹超級(jí)電容器的充電方法，以及實(shí)際應(yīng)用中使用和維護(hù)方法。
　　基于以上所做的研究，搭建了礦用電機(jī)車永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的Matlab仿真模型，對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)和轉(zhuǎn)子角度速度檢測(cè)以及矢量控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證。最后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟硬件部分，仿真和實(shí)驗(yàn)表明，采用高頻電壓信號(hào)注入的無(wú)傳感器矢量控制方法準(zhǔn)確有