【摘 要】
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现阶段,球磨机的驱动系统仍主要由三相异步机、减速机和大小齿轮构成,这种传统的驱动方式由于其冗长的传动链,其存在传动效率低、维护频繁、起动和调速困难、体积大等缺点。针对以上问题,本项目采用低速大转矩永磁同步电机直接驱动球磨机的辊筒,取消了减速环节,利用变频器进行启停和调速。本文主要围绕球磨机的直驱系统展开研究,对电机的控制方式进行分析并设计控制系统,主要研究内容如下:首先要研究球磨机的驱动电机,结合
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现阶段,球磨机的驱动系统仍主要由三相异步机、减速机和大小齿轮构成,这种传统的驱动方式由于其冗长的传动链,其存在传动效率低、维护频繁、起动和调速困难、体积大等缺点。针对以上问题,本项目采用低速大转矩永磁同步电机直接驱动球磨机的辊筒,取消了减速环节,利用变频器进行启停和调速。本文主要围绕球磨机的直驱系统展开研究,对电机的控制方式进行分析并设计控制系统,主要研究内容如下:首先要研究球磨机的驱动电机,结合球磨机负载的低速大转矩特性进行电机方案设计,试图总结球磨机用直驱永磁电机的一般设计规律。本文设计的直驱永磁电机结构特殊,定子采用了模块化设计,每个模块即为一台独立的单元电机。根据实际要改造的球磨机用电机的给定转速、功率、和额定电压对直驱电机的尺寸进行预估,确定未分块电机和模块化电机的电磁方案。建立了未分块电机和模块化电机的有限元模型,通过仿真分析对比,验证了定子模块化永磁电机的合理性。永磁电机可利用传感器获得转子的位置信息,但在本文的设计中,传感器安装空间受限,安装同心度难以保证,还受到工作中振动和粉尘影响。基于以上因素,电机的控制方式采用无传感器矢量控制,在低速时采用高频电压信号注入法来实现无传感器控制。阐述了旋转高频电压注入法和脉振高频电压注入法的原理和应用,对比分析它们的优缺点。矢量控制采用PI调节器,建立了基于PI调节器的矢量控制模型并仿真分析。获取转子的位置信息对无传感器控制十分重要,本文使用PI调节器构造PLL系统。最后建立基于PLL的脉振高频电压信号注入的无传感器矢量控制仿真模型,证明无传感器控制方法的准确性和可行性。研究模块化永磁电机的协同控制,为后续驱动系统控制方案提供理论依据。结合河南某装备制造企业研制了一台额定功率80k W,额定转速27r/min的直驱电机样机。为了完成模块化电机的样机测试实验,进行控制系统设计,其系统构成包括上位机（电脑触摸屏）、PLC控制器、变频器和模块化电机。通过编写Lab VIEW程序和PLC控制程序,完成模块化电机的同步控制。通过实验验证测试,证明了控制系统的可行性与本文研究的正确性,对球磨机永磁直驱系统的研究有一定的参考价值。
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