大功率矿用无刷直流电机双闭环控制系统的研究

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1、中文图书分类号：TM461密级：公开UDC：621.3学校代码：10005硕士专业学位论文PROFESSIONALMASTERDISSERTATION论文题目：大功率矿用无刷直流电机双闭环控制系统的研究论文作者：许灵专业类别/领域：控制工程指导教师：宋建国副教授论文提交日期:2017年5月UDC：621.3学校代码：10005中文图书分类号：TM461学号：S201402228密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：大功率矿用无刷直流电机双闭环控制系统的研究英文题目：INVESTIGATIONONDOUBLECLOSEDLOOPCONTROL

2、SYSTEMOFBRUSHLESSDCMOTORWITHHIGHPOWER论文作者：许灵专业类别/领域：控制工程研究方向：电力电子与电气传动申请学位：工程硕士专业学位指导教师：宋建国副教授所在单位：信息学部答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说

3、明并表示了谢意。签名：许灵日期：2017年5月18日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：许灵日期：2017年5月18日导师签名：宋建国日期：2017年5月18日摘要摘要本课题针对大功率矿用无刷直流电机（BrushlessDCMotor，又称BLDCM）的双闭环控制策略展开了研究，在此基础上，设计并制造了对应的BLDCM控制器。随着电力电子和智能集成

4、化现代控制技术的迅猛发展，大功率电子器件的成本降低但性能加强了，使BLDCM这种机电一体化的高性能产物适用于更广阔的应用领域；其具有启动转矩大（堵转特性）、启动电流小、功率和转矩密度高、中低速转矩过载性能强、系统效率高等优点，特别适合矿业，故而成为本课题的研究对象。卤水提取矿物资源技术的关键环节是蒸发浓缩，而高效永磁动力系统正是蒸发环节的核心所在，利用控制器驱动电机运转，使该动力系统得到双闭环控制，从而加快卤水蒸发的速率。由永磁动力系统的工作原理，本课题设计了一套以XC164CS为主控芯片的BLDCM双闭环控制系统，即囊括转速外环及电流内环。电机控制器产生

5、PWM信号控制功率逆变桥的六路电子开关管的导通关断，以及电机扭矩的大小，从而驱动电机能正常高效运转。课题首先在Matlab/Simulink的环境下建立BLDCM双闭环控制系统模型，完整的系统模型一般包括控制器、电机、功率开关电路等部分。仿真时设定的参数尽可能贴近于系统的实际工作环境，通过对两组仿真实验数据的分析，初步验证PI控制算法的实行性，同时确保精度较高。基于SoildWorks进行机械三维设计，加工得到实际的控制器，台架测试过程中，借助于上位机对关键参数信号的采集及分析，均体现了在该永磁动力系统中，BLDCM拥有快速的静/动态响应，且稳态误差较小，

6、满足了设计需求。该永磁动力系统的诞生使得快速蒸发工艺取代了原来的卤水晾晒工艺，此改进不仅大大缩短制造周期，而且矿物资源每年的提取产量可以提高3倍以上。关键词：永磁动力系统；无刷直流电机；双闭环PID控制；建模仿真IAbstractAbstractTheProjectisdevotedtoinvestigatethecontrolmethodsofhighpowerBrushlessDCMotor(BLDCM)appliedonmine,andmanufacturethecorrespondingcontroller.Withtherapiddevelopm

7、entofelectronicsandintelligentintegratedmoderncontroltechnology,theelectronicdeviceshavehighperformancesandlowerproductioncosts.Sothatthehigh-performanceproductsofelectromechanicalintegrationsuchasbrushlessDCmotoraresuitableforawiderapplicationarea.Ithastheadvantagesofhighstarting

8、torque,highstartingcurrent,highpo