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研究生:鍾志良
研究生(外文):Chih-Linag Chung
論文名稱:工作母機冷卻系統整合溫控變頻器之溫控精準度及壓縮機震動改善
論文名稱(外文):Inverter Application for Temperature Precision and Compressor Vibration Improvement on Machine Tools Cooling System
指導教授:羅永昌羅永昌引用關係
指導教授(外文):Yung-Chang Luo
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
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
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:溫控變頻器
外文關鍵詞:Inverter Application for Temperature
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本論文主要在研製應用於工作母機冷卻系統的高效能與高精度溫控之專用變頻冷卻機,藉以提升工作母機加工性能。應用變頻運轉的壓縮機,其操作於不同頻率點所提供給系統的冷凍能力可以比傳統型者高。本論文由偵測冷卻系統所提供之回水溫度作為回授,並擷取溫度變化資訊加以處理來控制壓縮機運轉,以完成一閉迴路溫度控制系統。再經由實測結果驗證本系統操作於輕載、半載及滿載情況,其溫度控制精準度皆可維持於±0.1℃誤差內。再者更以無感測器向量控制(Speed Sensorless Vector-Controlled)技術解決傳統V/f 變頻控制所導致壓縮機低頻振動問題。本文系統應用Infioeon公司的微控制器(MCU XE164FM-72F80L)作為控制核心,並以數位化控制方式完成整體系統。
An inverter-based compressor cooling system with high temperature precision and high efficiency for machine tools is presented in this thesis. The cooling capability of inverter compressor is better than conventional ones at different frequencies. The closed-loop auto-tuning system is designed based on detection the temperature of the outlet water, and the temperature accuracy is maintained ±0.1℃ for different conditions—low, medium, and full loads. The vibration of the compressor can be reduced by using speed sensorless vector-controlled skill, and that is superior to V/f one. All the control programs are developed by Infineon micro-processor MCU XE164FM-72F80L.
目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
致謝 IV
目錄 Ⅳ
圖表索引 Ⅸ
第一章 緒論 1
1.1研究動機 ..1
1.2研究背景與目的 1
1.3內容大綱 2
第二章 變頻冷卻系統 4
2.1冷卻系統架構 4
2.1.1制冷劑循環系統 4
2.1.2冷卻液循環系統 5
2.1.3電氣自控系統 5
2.2變頻溫控系統 5
2.2.1 V/f變頻控制器 6
2.2.1.1 V/f控制器 7
2.2.1.2電壓補償控制器 8
2.2.1.3滑差補償控制器 8
2.2.1.4空間向量脈波寬度調變控制器 9
2.2.1.4.1空間向量脈波寬度調變(SVPWM)基本原理 9
2.2.1.4.2 SVPWM法則推導 13
2.2.2 溫控系統架構 23
第三章 變頻溫控系統實作測試 25
3.1變頻溫控系統硬體設計 25
3.1.1控制系統 25
3.1.1.1數位輸入 25
3.1.1.2數位輸出 26
3.1.1.3通訊功能 26
3.1.1.4硬體保護 26
3.1.2 Pump控制電路 26
3.1.3 人機介面 26
3.1.4 驅動電路 27
3.2溫控變頻器控制流程 29
3.3溫控變頻器實作測試 30
3.3.1測試設備介紹 30
3.3.2溫控精確度測試 31
3.3.2.1輕載、半載及滿載溫控精確度測試記錄 31
3.3.2.2輕載測試時溫度與輸出頻率關係 32
3.3.3冷卻機振動測試 34
3.3.3.1冷卻系統出水孔振動量測 34
3.3.3.2冷卻系統壓縮機本體垂直及水平振動量測 35
3.4結論與討論 37
第四章 感應馬達數學模式與無量測器直接向量控制 38
4.1前言 38
4.2感應馬達直接向量控制 39
4.3無量測器向量控制 40
4.4轉子磁通估測器 41
4.4.1傳統電流型及電壓型轉子磁通估測器 41
4.4.2相位補償轉子磁通估測器 47
4.5速度估測 48
4.6壓縮機震動補償 49
第五章 無量測器直接向量控制模擬及實作測試 51
5.1前言 51
5.1.1 PI控制器設計 52
5.1.2 d-q軸電流控制器設計 55
5.1.3 速度控制器設計 61
5.1.4 轉子磁通控制器設計 66
5.1.5速度閉迴路響應模擬數據 70
5.2無量測器向量控制實驗波形與數據 77
5.3無量測器直接向量控制系統控制流程圖 80
5.4無量測器直接向量控制溫控系統實作測試 83
5.4.1冷卻機溫度精確度測試 83
5.4.1.1油冷卻機於輕載、半載及滿載溫控精確度測試 83
5.4.1.2水冷卻機於輕載、半載及滿載溫控精確度測試 84
5.4.1.3冷卻機溫控精確度測試結論 84
5.4.2冷卻機振動測試 84
5.4.2.1冷卻系統壓縮機本體垂直及水平振動量測 85
5.4.2.2冷卻系統出水孔振動量測 86
5.4.2.3冷卻機振動測試結論 87
5.5冷凍能力測試 87
第六章 結論與未來展望 88
6.1結論 88
6.2未來研究方向 88
參考文獻 90



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