永磁同步電主軸作為高精度數控機床的核心部件之一，在航空航天、汽車、精密儀器和模具加工等領域有著廣泛的應用。自主開發高速高剛度的大功率永磁同步電主軸系統，對于我國在高檔數控機床領域擁有自主知識產權和核心競爭力將起到至關重要的作用。 

    永磁同步電主軸的高速化是數控系統發展的主要趨勢之一，多年以來，國內外廣大學者對此做了大量研究，但仍有許多理論和技術問題需要解決。下面小編帶大家了解下以大功率永磁同步電主軸為研究對象，圍繞如何提高其弱磁控制性能進行了深入地研究，涉及矢量控制、電流環控制策略、死區補償算法、弱磁控制算法、速度環控制策略等問題。

    1.概括總結了大功率永磁同步電主軸驅動系統的國內外發展現狀與未來發展趨勢，詳細分析了永磁同步電主軸的數學模型、矢量控制策略和自抗擾控制理論，深入研究了永磁同步電主軸的弱磁控制策略。

    2.針對電流PI調節器存在的階躍響應超調與跟蹤速度之間的矛盾，提出了采用快速跟蹤微分器為電流指令安排過渡過程的方法。

    仿真和實驗結果表明：此方法使電流更快速、平滑地跟蹤指令值，增強了電流控制的魯棒性。

    3.針對由于電流PI調節器對dq軸電流解耦不徹底所導致的電主軸高速運行時易產生較大電流跟蹤誤差的問題，提出了基于電壓前饋解耦的電流控制算法，通過在電壓指令中增加前饋補償以消除耦合項的影響。

    實驗結果表明：該算法實現了對dq軸電流的完全解耦，消除了電流跟蹤誤差，提高了電流控制性能。

    4.針對SVPWM死區效應所造成的逆變器輸出電流波形嚴重畸變和零電流鉗位現象，在傳統電壓前饋死區補償算法的基礎上，提出了一種改進型死區補償算法。與傳統算法相比，該算法具有計算量小、易于實現等優點。

    實驗結果表明：該算法可以有效地改善輸出電流的波形，消除零電流鉗位現象，從而提高逆變器的輸出性能。

    5.針對表貼式永磁同步電主軸在弱磁控制中隨負載增大易產生速度響應動態過程電流震蕩、速度穩態誤差和穩態時速度波動變大的問題，在分析了傳統超前角弱磁控制算法原理的基礎上，將動態和穩態性能變差的主要原因分別歸結于SVPWM逆變器電壓輸出能力不足和弱磁階段采用的電壓閉環控制，提出了一種改進型超前角弱磁控制算法。

    此方法使用一種運算量小的SVPWM過調制算法，同時采用以q軸電流誤 差閉環代替傳統電壓閉環的弱磁控制策略。

    實驗結果表明：該算法可以有效地減小動態過程的電流震蕩，避免加載時的穩態速度下降，且穩態速度波動小，從而提高了電主軸弱磁階段的帶載能力。 

    6.針對弱磁調速時速度PI調節器抗負載突變和負載擾動能力差的問題，提出一種基于自抗擾控制器的弱磁速度環控制策略。

    仿真結果表明：相較于傳統的速度PI調節器，該方法能夠提高弱磁調速時速度環對負載變化的抗擾能力。 

    7.構建了大功率永磁同步電主軸驅動系統的硬件平臺，在此基礎上完成了本文提出算法的軟件設計與開發，并制作了樣機。進行了大功率永磁同步電主軸的高速運行實驗，驗證了本文提出算法的可行性。

    操作員在每天工作完后要使用吸塵器清理永磁同步電主軸的轉子端和電機接線端子上的廢屑，防止廢屑在轉子端和接線端子上堆積，以此避免廢屑進入軸承，加速高速軸承的磨損；避免廢屑進入接線端子，造成電機短路燒毀。

    每次對永磁同步電主軸更換刀具時，操作員必須要將壓帽卡頭擰下，電主軸不能使用直接插拔刀具的方法換刀！操作員要養成一個習慣，在卸刀后要將卡頭和壓帽清理干凈。

    每天開機后操作員必須檢查永磁同步電主軸的冷卻水流地工作狀態，要檢查水泵是否正常工作，要檢查冷卻水是否被水垢、微生物污染，要檢查管路狀態是否正常，必須要保證冷卻水正常循環！嚴禁在電主軸內無冷卻水通過的情況下開啟電主軸！

    只有在正常冷卻的前提下電主軸才能處于良好的工作狀態。如果水管有死彎造成水流不暢或有污垢堵塞管道，就會造成電主軸無法正常工作，并會影響加工效果。