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研究生:林建原
研究生(外文):chien-uan Lin
論文名稱:橋式起重機之交流馬達動態特性模擬
論文名稱(外文):Dynamic Simulations of AC Machines for Gantry Cranes
指導教授:葛世偉葛世偉引用關係
指導教授(外文):Shih-Wei Kau
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:橋式起重機主吊向量控制轉矩計算
外文關鍵詞:Gantry CraneMain Hoistvector control
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本論文針對碼頭貨櫃中心之橋式起重機的主吊交流感應馬達,以Matlab/ Simulink的子系統 Sim Power-System 程式進行動態模擬分析。橋式起重機是作為貨櫃裝卸的機械,經過幾十年的發展,橋式起重機製造廠設計、製造方面不斷積累經驗,不斷改造,推動了橋式起重機的技術進步,而交流驅動與控制技術是目前發展最為迅速的技術之一。
文中交流感應馬達驅動以向量控制法則,向量控制的基本原理是通過測量和控制感應馬達定子電流向量,根據磁場定向原理分別對感應馬達的勵磁電流和轉矩電流進行控制,從而達到控制感應馬達轉矩的目的。
然後借助於Matlab軟體模擬,來模擬向量控制變頻控制系統模擬模型的方法。將交流感應馬達控制系統的功能單元模組化,在Matlab中建立獨立的功能模組:交流感應馬達本體模組、向量控制模組、速度控制模組、轉矩計算模組等,這些功能模組進行整合,即可建構出交流感應馬達系統的模擬模型。再以電腦程式模擬並說明此現象,並將程式執行結果繪製成圖形與實際結果得到應證。
The objective of this thesis is to dynamically simulate and analyze the Main Hoist AC induction motor of a Gantry Crane in a container terminal, using Sim Power-System of Matlab / Simulink . Gantry Crane is machinery for container loading and unloading industry; makers have continued to gain more experience in designing and manufacturing over several decades. As a result of continuous development, the makers have also created more advanced technologies in the Gantry Crane industry. AC driving/control technique is one of the technologies with most rapid development at the current time .
In this article, the AC induction motor was driven with rules of vector control, and the principle of vector control lays in measuring and controlling current vector of the induction motor’s stator, through which the excitation current and torque current of the induction motor were controlled based on the principle of magnetic field orientation respectively so as to accomplish the purpose of controlling the torque of the induction motor.
Subsequently, Matlab software is used to simulate the model of the vector control frequency conversion control system. Modularizing the functional units of the AC induction motor’s control system established the independent functional modules in Matlab, which were the AC induction motor’s main body module, vector control module, speed control module, and torque calculation module. AC induction motor system model simulation was established by integrating these modules. Subsequently, a computer program simulated and explained the phenomenon. The actual results were validated by plotting the results generated by program execution into figures.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
符號表 ix
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與背景 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 論文工作項目 3
第二章 高雄貨櫃中心橋式起重機 4
2-1高雄貨櫃中心現況 4
2-2高雄貨櫃中心架構 4
2-2-1第二貨櫃中心說明 6
2-2-2專用碼頭電力系統 6
2-3橋式起重機 7
2-3-1主吊系統 12
2-3-2小車系統 13
2-3-3大車系統 14
2-3-4吊臂系統 14
2-3-5橋式起重機之電力分配 15
第三章 交流馬達驅動系統 17
3-1三相交流馬達基礎 17
3-1-1感應馬達的工作原理與特性 19
3-1-2交流馬達功率與損失 21
3-1-3直流馬達驅動與交流馬達驅動比較 23
3-2 橋式起重機的負載特性 24
3-2-1馬達四象限特性 25
3-2-2主吊馬達工作狀態分析 26
3-2-3 主吊馬達所需功率估算 30
3-2-4整流回饋單元 33
3-3交流馬達驅動 35
3-3-1交流驅動控制方法 35
3-3-2向量控制(VC) 37
3-3-3感應馬達數學模式 38
第四章 案例與模擬結果 42
4-1 橋式起重機主吊系統功能特性 42
4-2主吊交流感應馬達模擬分析 42
4-2-1主吊交流感應馬達模擬模型 43
4-2-2向量控制模組 44
4-2-3主吊交流感應馬達模擬結果 48
4-3橋式起重機主吊馬達操作模擬 53
第五章 結論與未來之研究方向 59
參考文獻 60
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