梁杰-永磁同步电机在螺杆泵和柱塞泵等恒力矩负载中的应用 - 图文(2)

三、研究开发方法、设计方案及技术路线（重点阐述） 1、项目研究的主要内容及本项目要解决的关键技术； 本项目研究的主要内容为高效高精度节能型体积泵伺服控制节能驱动系统，其中电机为低速大扭矩永磁同步电机。关键技术是：以稀土永磁材料为磁极，以永磁同步电机为执行电机，综合采用高精度矢量控制技术、变频调速技术、多极化设计技术、位置伺服控制技术、高效风冷散热技术等同时进行合理化设计，最终实现产品体积缩小、低速大力矩、快速响应、低噪音、效率高的特点，实现响应速度、控制精度及稳定性均得到大幅提高，效率超过美国和欧洲的超高效电动机标准。当其应用于驱动体积泵时，关键技术为：在去掉变速装置的情况下，根据不同的流量需求反馈，实时调节输出转速，同时保持输出力矩。 2、项目主要发明及技术创新点； 本项目永磁同步电动机由定子、定子绕组、转子、转轴、永磁体及气隙等构成，采用稀土钕铁硼材料的永磁体作为电机转子，代替掉了易出故障的线圈转子和电刷，而且减少了定子电流和定子电阻损耗，没有转子电阻损耗，转子无发热，克服了交流同步伺服电机的弱点，可以显著提高功率因数。 外部控制系统采用专用DSP芯片，实现无速度传感器的矢量控制，通过对电枢磁通势相对励磁磁场进行空间定向控制。采用自主创新的“STT”（电动机转速跟踪）技术实现电机控制旋转负载直接启动。传统电机的变频调速只能在静态下方可启动，本项目在已有的点击运行及控制研究基础上，独创了“STT”算法，可确保电机在调速范围内的任何转速下，无需停止即可直接无冲击启动系统，为用户的运维带来极大方便。 本项目针对体积泵负载不断变化的特点，通过流量反馈信号的PID调节，实现输出转速随负载的变化而变化，极大的提升了体积泵的节能空间。在低转速时同时保持足够的转动力矩，避免因转速降低而驱动力不足的情况，解决了普通变频器无法将恒转矩负载速度无限调低的问题。 3、项目的整体设计方案及子项目（或部件）实施方案（对主要部件、关键部件的实现要分别阐述）、主要的控制算法及实现描述； 高效高精度节能型永磁同步电机伺服控制系统主要由伺服控制部分和高效永磁同步电机组成。 伺服控制是整个交流伺服系统的核心，包含系统位置控制器、速度控制器和电流控制器。本项目采用专用数字信号处理机（DSP）的伺服控制，以新型电机控制专用双DSP为控制核心，辅以大规模可编程逻辑器件，实现SPWM波形控制及各种信号的检测、分析判断和处理。

永磁同步电动机由定子、定子绕组、转子、转轴、永磁体及气隙等构成，采用稀土钕铁硼材料的永磁体作为电机转子，永磁体相当于具有恒定电流的直流励磁线圈，代替掉了易出故障的线圈转子和电刷，而且减少了定子电流和定子电阻损耗。 4、项目的核心技术及保密要点。 核心技术：电机外部控制系统采用专用DSP芯片，实现无速度传感器的矢量控制，同时采用自主创新的电动机转速跟踪技术实现电机控制旋转负载直接启动，可实现同步电机即时启动和停止。在运行阶段，使电机按照PID反馈调节运行，随着负载的变化，输出最佳转速，保证节电效果最佳。 四、项目产品现有的研究开发基础 本节主要描述项目研究可借鉴的基础技术、软硬件平台等方面的现有技术等。 本项目产品永磁同步电机伺服控制系统以稀土永磁材料为磁极，以永磁同步电机为执行电机，综合采用高精度矢量控制技术、变频调速技术、位置伺服控制技术、集成化风冷散热技术等，本项目依托公司技术研发中心和广州智光电气“控制与电机节能工程技术研究开发中心”，并与清华大学、华南理工大学等多所院校建立紧密的合作，充分利用外部资源保障技术的先进性与可靠性。公司在电机能效提升研发方面已突破多项核心技术，累计获得12项国家专利，专利详细情况见下所示： 1 发明专利 带短路保护的电力逆变系统主回路拓扑结构及其构建方法 ZL200410052141.4 2 发明专利 一种高散热结构的风冷大功率逆变器功率柜 ZL200710029765.8 3 发明专利 高压变频移相或整流变压器负载模拟装置 200810219892.9 4 发明专利 轨道电力机车的牵引同相供电装置 200910041299.4 5 发明专利 检测高压变频器功率单元输入电压相位的装置及方法 201010163418.6 6 发明专利 节能设备运行远程管理信息系统 200510120864.8 7 实用新型 大功率高压功率单元低压控制电源 ZL200720055689.3 8 实用新型 一种高散热结构的功率单元箱 ZLN200720055691.0 9 实用新型 高压变频移相或整流变压器负载模拟装置 ZL200820205100.8 10 实用新型 母管制泵类的节能高效运行控制系统 11 实用新型 一种电力机车牵引同相供电装置 ZL200820046709.5 ZL200920194658.5 12 实用新型 一种无谐波污染大功率的直接电加热中频电源 ZL200920237448.X

五、项目组成员及分工

序号 1 2 3 4 5 6 7 姓名 杨旭 谢丹 马廷全 梁杰 郝境津 谢俊 颜暹耀 张东 部门 公司管理层 工程应用与技术研发中心 工程应用与技术研发中心 工程应用与技术研发中心 工程应用与技术研发中心 工程应用与技术研发中心 工程应用与技术研发中心 工程应用与技术研发中心 项目分工 项目总协调 项目负责人 研发人员 研发人员 研发人员 研发人员 检测、测试 检测、测试 投入项目起止时间 2013年7月-2014年7月 2013年7月-2014年7月 2013年7月-2014年7月 2013年7月-2014年7月 2013年7月-2014年7月 2013年7月-2014年7月 2013年7月-2014年7月 2013年7月-2014年7月 六、项目计划工作进度

（1）2013年7月至2013年8月：完成对伺服控制的设计和实施方案，包含系统位置控制器、速度控制器和电流控制器。

（2）2013年9月至2013年12月：完成功率驱动部分的设计和实施方案，需评审内容：能否实现抗电压波动能力强、允许掉电时间长、电源敏感性与可靠性、系统运行稳定性、高压输出突发短路保护功能。功率单元（由三相桥式整流器、电容器组、IGBT逆变桥（H桥）、输出PWM电压波形。完成永磁同步电动机的设计和实施方案，需评审内容：定子、定子绕组、转子、转轴、永磁体及气隙是否符合国标；电机效率和功率因数；体积、重量轻、转矩，响应速度、运行平稳性、过载能力等。

（3）2014年1月至2014年2月：位置反馈装置设计、电流反馈单元设计和实施方案，评审内容：传感器、速度传感器，旋转变压器和光电编码器的精度，电流反馈单元、霍尔电流传感器、输出电位。

（4）2014年3月至2014年6月：完成系统集成并现场试用和测试，评审内容：评估系统运行的稳定性和可靠性。完成体积泵现场测试，分析不同输出转速下的电机整体效率。需评审内容：不同负载情况下，电机最大电流和响应速度。

（6）2014年7月：永磁同步电机在螺杆泵和柱塞泵等体积泵中的应用立项结题。

七、项目费用预算

企业研究开发项目费用预算表 单位：万元

项目名称 项目起止时间 支出科目 一、人员人工（根据项目组的成员及参与时间由人力资源部协助对人员工资进行核算） 1、工资、奖金 2、津贴、补贴 3、年终加薪、加班工资 4、人员聘用 5、其他支出 二、直接投入 6、原材料、辅助材料 7、燃料动力（电费:0.8元/1KW）主要针对实验及调试过程中所消耗的电量 8、产品试制（PCB打样费用、结构模具开模费等） 9、达不到固定资产标准的模具、 样品、样机及一般测试手段 购置费 10、试制产品检验费、鉴定费（项目研发过程中所有委外 …… 此处隐藏：2251字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……