大型车铣加工中心六相力矩电机伺服系统设计

【摘要】： 目前,传统的三相电机伺服驱动系统在电气驱动场合得到了广泛的应用,而随着计算机控制技术、现代电力电子技术和现代控制理论的不断发展,由电压源型逆变器供电的电机驱动系统的相数已经不再受到供电相数的限制。尤其是在大功率、高可靠性和低直流电压供电的场合,多相电机驱动系统更具优势,因此多相电机驱动系统特别适合于应用在大型车铣加工中心这种要求低速大转矩和高调速比这种场合,多相电机驱动系统得到广大科研人员越来越多的关注和重视。 本文研究从任意相数多相电机出发,重点研究了六相感应电机驱动系统,全文主要内容如下: 从对称分量法推导出推广派克变换,并建立了n-m相感应电机数学模型,指出多相电机控制是一个多维控制问题。通过对多相电机数学模型和传统SVPWM方法的分析,指出传统SVPWM方法在多相电机控制中的不足,如果使用传统的SVPWM方法控制六相感应电机,虽然在每个扇区选择的空间电压矢量只有两个,矢量作用的计算时间较短,但是产生的定子谐波电流的幅值比较大,电磁转矩的低频脉动频率大约在250Hz左右,而大型车铣加工中心的各个部分的机械振动频率都在500Hz以下,所以在这个频率范围内的转矩脉动都可能引起机械共振。为了解决由电磁转矩脉动引起的机械共振问题。采用了新的SVPWM方法,新方法在每个扇区选择4个空间电压矢量合成给定电压矢量,减小了传统SVPWM方法中定子电流谐波,使电磁转矩脉动的频率提高到3kHz以上,避免了由电磁转矩脉动产生的加工中心机械共振问题。并研究了零电压矢量在控制周期中的作用位置不同对系统性能的影响。采用Simulink进行了仿真验证,证明了新的SVPWM方法的可行性,大大减小了子电流谐波和转矩脉动。针对六相感应电机全数字控制器进行了软硬件的设计。