【摘 要】工程机械电力传动在工程中有广泛的应用，按照驱动电机类型的不同，将驱动系统分为直流电机、交流感应电机、开关磁阻电机、永磁同步电机四种。这里主要介绍了永磁无刷直流电机的工作原理和机械特性。提出工程机械控制系统的半实物仿真模型，对各模块功能及实现形式进行说明。将总线技术应用到控制系统中，实现了工程机械的智能化、信息化和模块化控制。
　　【关键词】工程机械；电机；电力驱动；线控技术
　　工程机械驱动技术最初主要采用机械传动和液力机械传动方式。现在，液压和电力传动的传动方式也出现在工程机械行走驱动装置中。与纯机械和液力传动相比，液压传动的主要优点是其调节的便捷性和布局的灵活性。
　　一、永磁无刷直流电机工作原理和机械特性
　　（1）永磁无刷直流电机工作原理。永磁无刷直流电机是用电子换相替代电刷换相的一种新型直流电机。它由驱动器和电机主体组成。如下图所示，驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正/反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速，提供保护和显示等等。电机主体是一个典型的电压型交－直－交电路，逆变器提供等幅等频5-26kHz调制波的对称交变矩形波。通过永磁体N-S交替变换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六种状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组件处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通，这样转子每转过一对N-S极，T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度，转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置，转子在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度，如此循环，电机产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。
　　图1 永磁无刷直流电机及其控制系統原理
　　（2）永磁无刷直流电机机械特性。在电机负载不变的情况下，电机稳定工作时的输出转矩由负载决定，因而此时电机的转速取决于绕组两端的电压。故通常多采用PWM调制方式，通过PWM信号的不同占空比可以获得可变电压，进而得到不同的转速。
　　二、工程机械电力线控技术
　　随着控制系统在工程机械中的广泛应用，以及新的控制方法的出现，一般的离线仿真对算法和控制其的验证已不能满足系统设计的需要。因为在一般的离线仿真控制系统中，首先需要提取出受控对象的数学模型，然后根据受控对象的数学模型来设计控制器。近几年在线仿真系统越来越多地用于复杂系统的设计过程中，常被称之为半实物仿真。半实物仿真平台主要由主控计算机、仿真计算机、控制原型机、A/D接口、D/A接口及相关能源设备、记录设备等组成。其中被控对象采用数学仿真，由安装dSPACE的主控计算机通过软件实现；主控计算机用dSPACE、Matlab/simulink等标准组件作为控制计算机的快速原型机，实现控制计算机功能；仿真计算机通过A/D、D/A等输入输出口与控制系统实现相连，实现数字控制器与外界设备的信息交换。输入和输出信息分别从转接口和的dSPACE引出，通过记录仪进行记录。现场总线组网的智能信息化装备系统可分为四个独立部分：工作装置管理系统、底盘管理系统、驾驶室控制管理系统与能源管理系统。线控底盘及底盘管理系统负责独立完成工程机械的行走、转向、制动和悬挂等功能，通过底盘管理系统，这种自成一体的底盘形式可以灵活得适应不同地面。对行走和制动过程的进一步研究，可以利用液压方式和电子方式回收一部分能源，从而可以达到节能的目的。
　　参 考 文 献
　　[1]陈俊峰．永磁电机[M]．北京：机械工业出版社，1982
　　[2]洪南生，吴汉光．永磁无刷直流电机控制系统[J]．微特电机．1997（1）
　　[3]Hyun-Soo Song，Jin-Woo Ahn，Seok-Gyu Oh，Sung-Jun Park．
　　Anapplication of 5kW srm for LSEV driver[C/CD]．Korea：EVS-19CD．2002