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交流电机驱动矿用自卸车矢量控制系统设计与研究

吴海辉  
【摘要】: 矿用电动轮自卸车以其效率高、运量大、经济性好而成为年开采量千万吨级以上露天矿山、大型水利建设工程的理想运输工具。 本文主要研究矿用电动轮自卸车交流驱动控制系统,以高性能的嵌入式微处理器为核心,采用异步电机矢量控制算法,设计了一种基于DSP的矿用电动轮自卸车交流驱动电机控制器。主要研究内容如下: 在分析异步电动机数学模型、综述矢量控制理论及其解耦性质的基础上,将异步电动机三相静止坐标系下的各变量变换到两相旋转坐标系下,再利用转子磁场定向技术,使得定子绕组电流磁场分量和转矩分量得到解耦,从而,异步电机的调速性能大大提高。另外,结合电流模型法给出了矢量控制系统结构框图,为构建SVPWM矢量控制系统平台提供了理论依据。 研究了矿用电动轮自卸车驱动力和相应驱动电机功率的计算,并结合矿用电动轮自卸车的实际要求,实现了牵引、制动、恒速下坡、向前、向后等五个速度挡位控制及油门输入控制等。在Matlab环境中建立了仿真系统,验证这些控制算法,取得了较好的效果。 以一台22KW鼠笼式异步变频电机作控制对象,设计了矿用自卸车交流电机矢量控制系统。该系统由以TMS320LF2407A型DSP为核心的弱电电路和以IPM模块为主的强电电路组成,并进行了交流电机控制实验,试验结果验证了硬件电路和程序的可靠性。 通过对矿用电动轮自卸车交流电机驱动系统的研究,将矢量控制方案与DSP控制技术有机的结合,实现了全数字化的矿用自卸车矢量控制系统。通过试验表明了该系统初级阶段设计成果的有效性。


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