U/f控制下高速电主轴的低频电压补偿与负载特性分析

作     者：康辉民 陈小安 陈文曲 周明红 单文桃 刘俊峰 KANG Huimin;CHEN Xiaoan;CHEN Wenqu;ZHOU Minghong;SHAN Wentao;LIU Junfeng

作者机构：湖南科技大学机电工程学院湘潭411201 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2011年第47卷第9期

页      面：132-138页

核心收录：

学科分类：080804[工学-电力电子与电力传动] 0808[工学-电气工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(50675233) 教育部工程研究中心开放基金(09-FZGJ02)资助项目 

主　　题：高速电主轴 磁通 变频调速 转矩控制 动态响应 

摘      要：主轴磁通作为高速电主轴机电能量转换的唯一媒介,在高速电主轴的运行过程中,磁通的大小和稳定性将决定主轴的转矩输出能力和转速差的大小,是高速电主轴设计与控制的重要参数。因此为了保证高速电主轴运行时主轴的磁通恒定不变,从高速电主轴的稳态性能出发,根据高速电主轴电路等效的基本思想和变频调速原理,论述主轴在U/f控制下低频运行时磁通减弱的原因,并推导出确保磁通恒定的电压补偿公式。在此基础上,通过转差频率将电磁转矩与主轴的转速差联系起来,导出转速差与电磁转矩、定子电流之间的关系式,作为主轴频率变化时磁通是否恒定的依据。结果表明,在U/f控制下,按电压补偿公式进行电压补偿后,主轴的转矩输出能力不受频率变化的影响;通过空载电流对磁通的稳定性判断与理论分析相符;主轴转速对径向圆跳动量的影响直接反映了主轴运行过程中磁通的脉动程度、转矩的控制精度以及主轴的动平衡特性。