电动叉车用开关磁阻电机控制策略研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gfdfh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
为迎合绿色发展理念,移动源的电动化发展已然成为必然趋势。开关磁阻电机因结构坚固性好、制造成本低、能灵活切换运行状态实现四象限运行、起动扭矩大、恶劣环境适应性强等一系列优点备受关注。本文对7.5k W电动叉车用行走电机展开研究,由于其需要频繁起动制动,且通常工作在大负载且负载多变的场合,非常契合开关磁阻电机的优点,而目前国内先进的电动叉车用电机控制器仍靠国外进口,因此开展高性能开关磁阻电机控制技术研究具有重大的现实意义。本文首先介绍了电动叉车的发展趋势及良好的市场前景,并论述了开关磁阻电机较之其它驱动电机的优势以及面临的转矩脉动大的难题。其次阐述了开关磁阻电机的结构、功率变换电路工作状态及运行原理,推导了其数学模型,分析了其理想线性、准线性、非线性模型及三种传统控制方法的特点。然后,针对开关磁阻电机转矩脉动大的问题,引入转矩分配函数控制策略,阐述了传统电流滞环型转矩分配控制的转矩脉动抑制原理,并在SIMULINK中搭建其控制模型,在不同的开关频率下进行仿真分析,指出电流滞环型转矩分配控制在开关频率较低时会出现较大的电流超调导致电机转矩脉动大的问题。针对该问题,提出平均电压预测脉宽调制的控制策略,根据离散的电压平衡方程,计算每一个控制周期内跟踪期望电流需要施加的平均电压,根据计算所得平均电压的正负分别选用正压零压、负压零压的控制策略并计算其占空比,由仿真对比结果表明所提出的控制方法较之传统电流滞环转矩分配控制有着更好的电流跟踪效果,能在电机负载变化时合理地调节占空比减小电流超调。此外,提出一种实时调节开关角的优化方法,在电机高速大功率运行时减小开通角保证其带载能力,在电机低速小功率运行时适当增大开通角抑制电流尖峰,并经仿真验证了其有效性。最后完成了基于STM32F103+CPLD主控架构的软硬件设计,搭建了硬件平台进行实验验证,进一步验证了所提算法的有效性。
其他文献
世界各国不断投入大量人力、物力致力于高超声速飞行器的研制,其中热防护是其关键难题之一。本文针对飞行器高热流环境,探讨“隔热层+铝板+冷却通道+流动工质”的主动冷却通道流固耦合传热规律和机制,开展了以下研究工作:首先,进行国内外高超声速飞行器热防护技术文献调研和总结;设计并搭建了主动冷却通道高温实验台;建立了主动冷却通道三维模型,完成了网格无关性验证研究,通过实验与数值模拟结果的对比,验证了本文采用
学位
随着“双碳”目标的提出,加强电力需求侧管理成为推动电力系统高质量发展的重要途径。其中,以柔性负荷控制为基础的居民用户侧管理是重要的研究方向。家庭能量管理系统具有良好的信息交互性和灵活的智能控制性,能够对家用电气设备进行统一管理,提高能源利用率和智能化管理水平,是加强居民用户侧管理的重要手段。在实际运行中,不确定性因素给系统的优化决策带来了很大挑战,是家庭能量管理系统研究中的重点对象。本文以家庭能量
学位
电驱系统作为新能源汽车核心零部件之一,对新能源汽车性能有着重要影响,随着电驱系统向着小型化、轻量化方向发展,扁线电机因顺应驱动电机的发展特点而迅速占领市场。目前,扁线电机在效率、功率密度、散热、振动噪声等方面已具有显著优势,但因其较大的导体横截面,伴随着更为显著的趋肤效应,在高频工况下交流铜耗能达到直流铜耗的两倍,高频交流铜耗过大的问题成为扁线驱动电机向高速化发展的瓶颈,如何有效抑制高频交流铜耗以
学位
脉冲电流的测量是脉冲功率技术中不可或缺的部分,对脉冲功率技术的发展尤为重要。脉冲电流向快速上升、大幅值、宽脉冲方向发展,对脉冲电流传感器的上升时间、下垂率等技术指标要求越来越高。鉴于铁芯式脉冲电流传感器的优势,本文对铁芯式脉冲电流传感器进行研究及研制,并提出对应的测试方法以评估其性能。本文首先建立传感器的等效电路模型,分析得铁芯式脉冲电流传感器的传递函数及主要性能指标的表达式;重点对铁芯饱和问题进
学位
场反等离子体具有比压高、约束性能相对较好、易于被传输等优点,在紧凑型聚变、等离子体推进等领域具有重要的研究价值和广阔的应用前景。现有的场反等离子体形成技术中,θ-pinch方式形成的场反等离子体参数相对更高,但其预电离过程和场反过程存在强烈耦合,限制了场反磁场参数的提升。本文的主要工作是在场反等离子体形成装置HFRC-F上设计一个旋转磁场预电离系统,研究其电离效果,实现预电离和场反过程的解耦,为后
学位
逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distribution Generator,IIDG)是应用新能源的重要形式,对实现“双碳”目标具有重要意义。IIDG受电力电子装置限流的影响,故障电流特性与同步电机型电源的故障特性存在差异,对传统的电力系统继电保护产生新的影响。目前研究IIDG对继电保护的影响主要集中在中低压配电网,研究IIDG对110 kV线路保护的影响较少。分析II
学位
智能电能表作为智能量测系统中的重要组成部分,其计量结果直接关系到供用电双方的贸易结算公正性,保证其可靠运行意义重大。从2019年起,国网公司的在运智能电能表进入相对集中的产品轮换期,预计未来几年将存在相当规模的替换需求。在保证电能表工作可靠性的前提下,对智能电表进行在运健康度评价可有效减少电能表校验的工作量,实现现场检验的计划检修工作模式向状态检修过渡,以适应电网公司精细化管理的要求,而智能电表健
学位
在“碳达峰”和“碳中和”战略目标的驱动下,我国加快了能源的绿色转型,新能源发电得到了快速发展。随着新能源渗透率和电力电子装备渗透率的提高,电力系统电力电子化程度进一步加深。集发电输电用电为一体的光储独立供电系统的应用,在提高孤岛供电可靠性等方面发挥不可替代的优势。光储独立供电系统通过电力电子变换器进行能量转换。由于电力电子变换器的类型多样化、多时间尺度以及多控制环路耦合,使得系统的稳定性问题尤为突
学位
基于MMC的柔性直流系统具备高度可控、无频率稳定性和换相失败问题、开关损耗小等优势,在电网异步互联、新能源并网等应用场景下具有突出优势。然而,直流系统的低阻尼特性使得故障下的电流发展极快,危害性强,严重威胁设备和系统的安全可靠性。目前实际工程中使用的保护方案在选择性和速动性方面有很大的提升空间,存在主保护耐受过渡电阻能力不足、整定依赖仿真,后备保护动作速度慢,缺乏整体性的系统级保护方案等问题。对此
学位
由极端事件引起的电网故障往往会造成了巨大的经济损失,因而,提升配电网的韧性具有重要的实际意义。本文针对配电网韧性发展的需求,结合配电网多种灵活性资源的接入及各种电力电子装备的应用现状,研究了基于主动联络的韧性配电网的构建方法与协调优化控制方法,主要研究内容如下:(1)分析了配电网在极端事件中的的响应过程,阐明了网络结构和接入配电网的灵活能量资源对提升韧性的作用,然后,分析了各种灵活能量资源的出力特
学位