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电动叉车具有零污染、运行噪声低的优点,进入新世纪以来,我国电动叉车的保有量持续快速增加,市场规模不断扩大,具有十分广阔的市场前景。而且由于现代控制技术、现代电力电子技术的应用,使得电动叉车操作准确、灵活和简便。目前,国内叉车控制器存在的问题是运行可靠性和稳定性较差,故障出现的周期短,部分产品的噪音、爬坡、超载等性能指标与国际标准还存在差距。针对以上问题,本文研究设计了电动叉车的核心部分——他励直流电动机控制器,给出了电动叉车他励直流电机控制器的整体设计方案并对控制器进行了仿真分析。主要研究内容如下:
首先介绍了电动叉车他励直流电机控制器的总体设计方案,包括两个部分:电子控制器部分,功率变换器部分。确定了电动机电枢和励磁电路的控制方案。通过对电机电枢控制采用转速、电流双闭环控制方案,对励磁采用受限单极式控制方案,实现电机在四个象限稳定、可靠运行。
在硬件设计部分,首先设计电压、电流信号采集电路、温度检测电路、A/D转换电路、死区电路、通信接口电路。驱动电路部分采用了多MOSFET功率管并联技术,对该驱动电路的寄生参数及元器件的参数进行了分析和计算,对于驱动电路设计过程中出现的桥臂直通现象做了大量仿真研究,并最终取得较为理想的效果。
在软件部分,在分析系统要求基础上,基于DSP开发平台设计了上电初始化子程序,电压、电流、温度检测子程序,按键处理子程序,PWM生成子程序。给出死区补偿方法和软件抗干扰设计,最后提出软件设计过程应该注意的问题。
最后以SIMULINK为基础,根据本文的设计思想给出了电动叉车他励直流电机调速系统的仿真实验。对比进行系统开环实验、转速-电流双闭环实验。仿真结果表明在双闭环条件下,系统能够稳定、可靠地运行在低速条件、恒转矩负载条件,能够稳定的进行加速、能量回馈制动,具有良好的抗负载扰动能力。