电主轴直接转矩控制系统的仿真研究.pdf

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1、第24卷第1期2011年1月机电产品开簋与剀新Development＆hmovationofMachinery＆ElectricalPrc讨uelsV01．24．No．1Jan．，2011文章编号：1002—6673(201I)Ol一176-03电主轴直接转矩控制系统的仿真研究郭桦1．张丽秀2(1．沈阳T程学院技术经济系，辽宁沈阳110136；2．沈阳建筑大学，辽宁沈阳110168)摘要：首先介绍了直接转矩控制的六边形和近似圆形磁链轨迹的控制方案．给出了高速电主轴直接转矩控制系统的结构及其工作原理：然后详细阐述了转矩调节器的容

2、差选择、电压空间矢量的选择和高低速调节方案的选择：使用Madab／Simulink仿真工具，完成了六边形和近似圆形磁链轨迹的直接转矩控制系统的仿真研究；仿真结果显示，将直接转矩控制方法应用于高速电主轴驱动控制系统是可行的。关键词：直接转矩控制；电主轴；仿真；磁链中图分类号：TM301．4文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2011．01．069SimulationofDirectTorqueControlSystemforElectricSpindleCUDHual．ZHANG￡■Xi矿(1

3、．ShenyangImtituteofEngineering，DepartmentofTechnologyEconomics，ShenyangLianning110136。China；2．ShenyangJianzhuUmversity。ShenyangLiaoning110168。China)Abstract：Thepaper缸dyintroducesthedirecttorquecontrolpTqcontrolprogramsofthehexagonalandquasi—circularfluxtrajectory,an

4、dthengivethesystemstructureandworkingprincipleofDTC；expoundsontheselectionoftorque嫡llstertolerance，spacevectorvoltage，andprograminlowerorhigherspeed；completethehexagonalandquasi—circularfluxtrajectorysimulationofDTCsystemusingsimulatingtoolinMathb；theresultisfeasibl

5、ethatDTCappliesinthecontrolsystemofhigh—speedelectricspindle．Keywords：directtorquecontrol(DTq；electricspindle；simulation；statorflux0引言直接转矩控制的基本思想是把异步电动机和逆变器看成一整体．采用空间电压矢量分析方法在定子两相静止坐标系分析电动机的数学模型．进行磁通、转矩计算．因此，无需对定子电流进行解祸。免去矢量变换的复杂计算，控制结构简单。磁链轨迹一般有两种：六边形和圆形方案。六边形方案是为大

6、功率牵引电动机控制提出的．可降低功率器件的开关频率．多用于大功率传动的中高转速场合；当电动机气隙磁势为圆形时，这样电动机损耗、转矩脉冲和噪声最小．所以在中小功率及低速场合多采用圆形方案In。1直接转矩控制系统的结构及工作原理直接转矩控制充分利用电压型逆变器的开关特点，——收稿日期：2010-12_15，基金项目：国家自然科学基金项目(NSFC50975182)；国际舍l作计划项目(2008DFA70330)；辽宁省教育厅重点实验室计划：12008st94)l作者简介：郭桦(1957-)。女。沈阳人。l176通过不断切换电压状态

7、使定子磁链轨迹为六边形或近似圆形。并通过零电压矢量的穿插调节来改变转差频率，以控制电机的转矩及变化率．从而使电动机的磁链和转矩同对按要求快速变化。在维持定子磁链幅值不变的情况下，通过改变定子磁链的旋转速度以控制电机转矩，进而控制电机转速。由此实现调节电动机达到性能要求。高速电主轴哆苣接转矩控制系统原理结构图l所示。圈l直接转矩控制系统原理结掏雷Fig．1DirectTorqueControlSystemPrincipteDrawmg·数控机床世界·(1)利用窄间矢量分析方法来分析i相交流电动机的数学模型和控制各个物理量，采用定

8、子磁场定向，将实时检测到的定子电压进行i相／二相(3／2)变换和主轴电机数学模型后，经磁链观测器、磁链运算器获得六边形或近似圆形定子磁链幅值IllJ一。(2)由磁链调节器根据I山一与给定参考六边形或近似圆形磁链幅值I山。I的偏差，进行施密特两点式调节，使定子磁链偏差维持在给定