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基于DSP的石材加工用摆式砂锯机电机节能控制器的研究与开发

唐雁  
【摘要】:摆式砂锯机是石材行业的重要加工设备,每套设备在一个工作周期中,主驱动电动机的负荷均处于轻重载变化中,近一半的时间均处于轻载或空载状态,运行效率低、电能浪费非常严重。因此,针对石材加工的重要设备摆式砂锯机的工作特性,研究其主驱动交流电动机节能改造技术,具有十分重要的经济和社会效益。论文以厦门高时石材有限公司提供的ALCIONE-600-2B型摆式砂锯机为节能改造对象,详细介绍了摆式砂锯机的结构和工作过程,指出其系统节能的关键在于砂锯机的软起动和加工过程的调压节能。并针对其节能控制器的设计与开发进行了研究,具体工作如下: 首先,论文在对目前普遍采用的电机软起动方式比较的基础之上,结合砂锯机重载起动特性,采用离散变频软起动方法,在电机起动的时候通过把工频电压离散化成低频的电压,从而达到提高起动转矩、抑制起动电流的目的。仿真结果表明,采用离散变频软起动技术对砂锯机进行软起动改造不仅可大幅提高起动转矩,还能有效抑制起动冲击电流。 其次,通过分析和比较目前主要电动机调压节能策略,并结合摆式砂锯机的加工特点和负载特性,设计了一种电机节能模糊控制器,该控制器以负载率和功率因数为输入量,触发角的变化量为输出量,通过制定模糊规则实现电机的调压节能,Matlab仿真结果验证了该方案的可行性和有效性。 最后,以TI公司生产的TMS320LF2407A DSP芯片为核心,完成了摆式砂锯机电机节能控制器的软硬件设计。系统的硬件设计包括了晶闸管主调压电路以及以DSP为核心的外围控制电路设计。软件设计方面主要分为触发脉冲模块、功率因数检测模块、负载率计算模块和节能控制算法模块的设计。


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