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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

作　者: 唐雁
导　师: 方瑞明
学　校: 华侨大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 摆式砂锯机 节能 软起动 模糊控制
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 13次
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内容摘要


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。

全文目录


论文摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 引言  10-13
  1.1 课题研究背景与意义  10
  1.2 课题研究国内外现状  10-12
  1.3 论文主要研究内容和工作安排  12-13
第二章 摆式砂锯机的电气节能改造机理分析  13-28
  2.1 砂锯机的结构与工况分析  13-14
  2.2 砂锯机节能改造分析  14-17
  2.3 异步电动机的调压节能  17-27
    2.3.1 异步电动机的能耗分析  17-18
    2.3.2 电动机调压节能原理  18-22
    2.3.3 异步电动机的效率和功率因数特性  22-24
    2.3.4 调压范围及负载率的计算  24-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 摆式砂锯机软起动的研究  28-48
  3.1 异步电动机的传统软起动技术  28-29
  3.2 离散变频软起动技术  29-35
    3.2.l 离散变频软起动概述  29-31
    3.2.2 离散变频软起动理论分析  31-35
  3.3 离散变频软起动的仿真研究  35-47
    3.3.1 离散变频软起动仿真模型的建立  35-43
    3.3.2 仿真结果与分析  43-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章 摆式砂锯机节能策略的研究  48-68
  4.1 异步电动机调压节能策略研究  48-50
  4.2 模糊控制器的设计  50-54
    4.2.1 模糊控制概述  50-51
    4.2.2 模糊控制器的基本组成  51-52
    4.2.3 模糊控制器的工作过程  52-53
    4.2.4 模糊推理基本理论  53-54
  4.3 基于模糊控制的摆式砂锯机节能策略研究  54-59
    4.3.1 功率因数角的检测  54-56
    4.3.2 功率因数角对输出电压的影响  56-57
    4.3.3 摆式砂锯机节能控制策略  57-59
  4.4 控制策略的仿真与分析  59-67
    4.4.1 仿真模型的建立  59-61
    4.4.2 模糊控制器模块的设置  61-64
    4.4.3 仿真结果与分析  64-67
  4.5 本章小结  67-68
第五章 节能控制器的软硬件设计  68-82
  5.1 硬件电路设计  68-76
    5.1.1 TMS320LF2407ADSP 控制器  68-69
    5.1.2 主调压电路设计  69-71
    5.1.3 晶闸管触发电路  71
    5.1.4 同步信号检测电路  71-72
    5.1.5 电流过零检测电路  72-75
    5.1.6 电压电流检测电路  75-76
  5.2 节能控制器的软件设计  76-82
    5.2.1 软件设计概述  76-77
    5.2.2 控制器功能模块的软件设计  77-82
第六章 结论  82-84
参考文献  84-87
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参与的科研项目  87-88
致谢  88

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 异步电机
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