电力铁塔属空间桁架结构,多采用Q235和Q345材质角钢作为构件,通过螺栓连接而成,螺栓拧紧质量直接决定了电力铁塔结构的可靠性。目前,电力铁塔的大型螺栓均使用电动拧紧工具对其进行拧紧,由于我国的电动拧紧工具的输出扭矩范围有限,精度较低,难以满足电网建设的需求,电力铁塔出现螺栓“超拧紧”和“欠拧紧”,甚至倒塌等情况,造成了巨大的经济损失。因此,研制一款大型电动螺栓定扭矩拧紧扳手对我国的电网建设等工程具有重要意义。本文对比了国内外现有的螺栓拧紧方案以及螺栓拧紧工具的优缺点,针对我国螺栓拧紧工具存在的扭矩范围小、精度低等问题,通过对串励电机机械特性的研究,提出了一种基于串励电机转速差的扭矩法螺栓拧紧方案,并完成了控制系统总体方案的设计,建立了螺栓拧紧扳手控制系统的数学模型。电动螺栓定扭矩拧紧扳手控制系统采用模块化的设计思想,选用PIC16F877A作为控制芯片,主要由主控制器模块、信号采集模块、电机驱动模块、人机交互模块、电源模块、系统保护模块以及通讯模块组成,依据系统功能需求,完成了各模块元器件的选型以及电气原理图的设计。在系统的硬件基础上,确定了控制系统总体软件设计方案,完成了系统校准与标定、转速信号采集与处理、全波可控移相调压、电机软启动、液晶驱动、按键中断、A/D信号采集、E~2PROM数据读写以及上位机界面的软件设计,并使用滑动滤波算法对采样数据进行了数字滤波处理。为了得到系统的标定方程,搭建了扭矩检测平台,采集了多组串励电机转速差与对应输出扭矩的实验数据,使用最小二乘法分别对实验数据进行线性拟合和二次方拟合,通过比较两者的可决系数R~2,选用二次方拟合结果作为系统的标定方程。经过实验平台测试表明,该课题研制的大型电动螺栓定扭矩拧紧扳手控制系统运行稳定,紧固效果可靠,扭矩输出范围为1200-4000 N×m,系统误差小于±4%,系统满足设计要求,已量产投放市场。