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高动态品质的负载模拟器是电力拖动自动控制试验必需的重要设备,电动负载模拟系统是负载模拟的新的发展方向,因此对负载模拟系统的实现和控制问题进行研究具有十分重要的价值。
本文深入分析了电机在实际运行中的负载典型类型,为了达到对负载的精确模拟,系统采用磁粉离合器作为负载模拟元件。利用磁粉离合器恒力矩,无级加载的特性,设计实现了电机的通用负载模拟平台。然而由于磁粉离合器本身材料的磁滞非线性特性,使得其加载精度与动态响应存在一定的误差。鉴于此,本文从磁粉离合器转矩特性出发,分析了磁粉离合器的电气工作特性、建立了磁粉离合器的模型,给出了磁粉离合器的PID控制算法。在实际运行中,利用PLC作为控制器实现了对磁粉离合器的闭环控制,实现了给定转矩下的恒转速的输出,完成了基于磁粉离合器的模拟加载平台的开发。
模拟加载平台使用的驱动电机是永磁同步电机,本文从永磁同步电机的基本电磁规律出发,分析了PMSM的运行原理、调速特性和控制方法。在Matlab/Simulink环境下建立了永磁同步电机的准线性模型。在此基础上,给出了一种滑模控制算法,并针对普通滑模控制所产生误差和抖振的缺点,给出了改进的滑模控制算法,结合MATLAB自带的三相永磁同步电机模型进行了仿真,结果表明了所给算法的有效性。采用TMS320F2812作为核心控制器对永磁同步电机进行调速。
论文最后给出了永磁同步电机在不同速度下,负载模拟平台的加载试验方法、测试结果及测试结论。试验结果表明系统基本满足满足设计要求。