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本文的主要工作是設(shè)計(jì)與開發(fā)了用于機(jī)床主軸直接驅(qū)動(dòng)的全數(shù)字化永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)，并利用該平臺(tái)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。 首先，詳細(xì)闡述了坐標(biāo)變換理論，根據(jù)永磁同步電動(dòng)機(jī)的本體結(jié)構(gòu)推導(dǎo)了其在各坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，深入研究了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對(duì)空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的基本原理和特性進(jìn)行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機(jī)系統(tǒng)的仿真模型。整個(gè)仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測量模塊、坐標(biāo)變換模塊、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結(jié)果驗(yàn)證了矢量控制和SVPWM技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)的可行性，同時(shí)為系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性和減小轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，采用DSP TMS320F2812為核心進(jìn)行了永磁同步電動(dòng)機(jī)全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件包括電流檢測、速度檢測、顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路、主電路和系統(tǒng)保護(hù)電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實(shí)現(xiàn)，采用基于id=0的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方法，完成對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的解耦控制。速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用常規(guī)PI控制算法，逆變器采用SVPWM控制策略。同時(shí)，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖，包括系統(tǒng)初始化程序、速度和電流調(diào)節(jié)程序、SVPWM的實(shí)現(xiàn)以及功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)等子程序等。 最后，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做了大量深入的實(shí)驗(yàn)研究工作，并對(duì)試驗(yàn)波形做了深入分析。結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應(yīng)速度快，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行平穩(wěn)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足主軸直接驅(qū)動(dòng)要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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隨著工業(yè)電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載越來越多，由此帶來的諧波公害越來越嚴(yán)重。應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)諧波等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、有效地補(bǔ)償是目前急待解決的重要問題之一。消除諧波的方法是加裝濾波裝置。對(duì)高壓大容量諧波源國內(nèi)外目前主要是采用LC諧振型無源濾波器(PassivePowerFilter，PF)，這些濾波器還兼有無功和負(fù)序補(bǔ)償功能。盡管PF具有初期投資小、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，但其濾波效果受電力系統(tǒng)阻抗的影響較大，且只能消除特定次數(shù)的諧波，對(duì)于諧波次數(shù)經(jīng)常變化的負(fù)載濾波效果不好，還可能與系統(tǒng)發(fā)生串聯(lián)、并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。進(jìn)入80年代以后，隨著有源濾波技術(shù)的不斷深入和用戶對(duì)諧波問題的重視，以及電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大功率可關(guān)斷器件(GTR，GTO，IGBT等)的不斷進(jìn)步，有源電力濾波器(ActivePowerFilter，APF)作為抑制電網(wǎng)諧波、補(bǔ)償供電系統(tǒng)無功功率的新型電力電子裝置得到迅速發(fā)展，其中又以并聯(lián)型有源電力濾波器的使用最為廣泛。 本文以并聯(lián)型注入式混合有源濾波器為基礎(chǔ)，就其設(shè)計(jì)與應(yīng)用的幾項(xiàng)重要技術(shù)進(jìn)行了研究，論文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1.就國內(nèi)外有源濾波器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展概況作了較為全面的綜述，介紹了目前研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。 2.研究了各型有源濾波器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，分析了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 3.提出了一種適合大容量工程應(yīng)用的混合型濾波器結(jié)構(gòu)，結(jié)合工程實(shí)際完成了各組成部分的參數(shù)設(shè)計(jì)。 4.對(duì)各種諧波檢測算法進(jìn)行了比較研究，提出了一種準(zhǔn)確性較高、延時(shí)較短的新型檢測方法。 5.就APF中逆變器的PWM調(diào)制問題，提出了一種基于新的改進(jìn)規(guī)則采樣法的死區(qū)補(bǔ)償方法。
標(biāo)簽： 混合型 有源濾波 應(yīng)用研究
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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v無刷直流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來越廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動(dòng)機(jī)采用無位置傳感器控制，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡單，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，相對(duì)于有位置傳感器控制優(yōu)勢明顯。本論文圍繞無刷直流電動(dòng)機(jī)的無位置傳感器控制進(jìn)行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，為分析無刷直流電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)無刷直流電動(dòng)機(jī)反電勢過零檢測原理，對(duì)反電勢過零檢測法的各種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，比較各種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)上，給出帶通濾波法及其簡化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢三次諧波的方法。論文將直流電源負(fù)端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題-起動(dòng)方法進(jìn)行研究，在詳細(xì)分析“三段式”起動(dòng)方法的實(shí)現(xiàn)過程的基礎(chǔ)上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無刷直流電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制換相方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的換相方法，提高了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法，無需對(duì)三次諧波積分即可得到換相時(shí)刻。 濾波器是反電勢法中反電勢過零檢測電路的重要組成部分。論文在分析無刷直流電動(dòng)機(jī)端電壓信號(hào)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，給出濾波電路的技術(shù)要求，根據(jù)濾波器基本設(shè)計(jì)原理，分別對(duì)一階RC無源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過檢測反電勢過零點(diǎn)獲得可靠的換相信號(hào)創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無刷直流電動(dòng)機(jī)無位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測誤差的原因，提出了相應(yīng)的校正方法。通過分析無刷直流電動(dòng)機(jī)的換相過程，建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學(xué)模型，研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動(dòng)機(jī)超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導(dǎo)通相環(huán)流，在理論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了仿真計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計(jì)和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)建了由IGBT組成的簡化逆變器模型，并進(jìn)行仿真研究。針對(duì)不同的開關(guān)頻率和柵極電阻，定量計(jì)算了IGBT開關(guān)過程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對(duì)逆變器的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。最后，論文研制了基于反電勢過零檢測法的無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢過零檢測電路、驅(qū)動(dòng)和逆變電路以及保護(hù)電路等，控制軟件包括電動(dòng)機(jī)起動(dòng)模塊(包括定位、加速、切換)、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制模塊(包括過零檢測及校正、換相)和各保護(hù)功能模塊。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對(duì)論文中所分析和提出的各種方法進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制 無刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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滾筒式洗衣機(jī)在其工作運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是其脫水甩干時(shí)的振動(dòng)，一直是個(gè)突出的問題。滾筒洗衣機(jī)在運(yùn)行過程中由于衣物的不平衡分布，會(huì)使?jié)L筒受到變載荷與變方向偏心力激勵(lì)的作用并引起激烈的振動(dòng)，使得整機(jī)的振動(dòng)不僅產(chǎn)生很大的噪音，而且對(duì)洗衣機(jī)機(jī)械與電器部件的壽命產(chǎn)生影響。因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)械減振方法存在通用性方面的限制，近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，從機(jī)電一體化系統(tǒng)的角度出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械、電子、電機(jī)等方面的技術(shù)，提高洗衣機(jī)的振動(dòng)控制效果已成為趨勢。 本文從課題要求和實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，在與日本松下公司合作的基礎(chǔ)上，針對(duì)National NA—V82型號(hào)滾筒洗衣機(jī)，以電力電子用數(shù)字控制開發(fā)系統(tǒng)MyWay PE—Expert作為控制系統(tǒng)，構(gòu)建了滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)，并開發(fā)了一種新型的低振動(dòng)的滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法。本文的結(jié)構(gòu)和主要研究內(nèi)容如下： 第一章簡單介紹了滾筒洗衣機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過對(duì)課題的背景介紹，闡述了課題的實(shí)際意義。其后詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)的機(jī)械減振手段以及新型的通過電機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的減振方法。通過對(duì)兩者的分析比較，提出了本文的主要工作及方案。 第二章介紹了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要硬件組成及各部分之間的連接，給出了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)連接圖。同時(shí)給出了基于矢量控制的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本控制方法的原理和說明。最后還介紹了振動(dòng)測量設(shè)備并確定其使用方案。 第三章研究了振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理，對(duì)振動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析。提出了基于加速度傳感器的偏心負(fù)載位置以及質(zhì)量的實(shí)時(shí)測定方法。并通過仿真和實(shí)驗(yàn)分析，研究了脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)振動(dòng)的影響。最后在此基礎(chǔ)之上，提出了基于脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的低振動(dòng)的滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制方法：分段線性化振動(dòng)抑制法以及自振動(dòng)抑制法。 第四章通過實(shí)驗(yàn)研究，確定低振動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制方法所需要的相關(guān)參數(shù)。并驗(yàn)證了偏心負(fù)載位置以及質(zhì)量實(shí)時(shí)測定方法的精度和基于脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的低振動(dòng)的滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制方法的效果。 第五章總結(jié)了研究的主要工作，并對(duì)未來的工作方向進(jìn)行了研究和討論。
標(biāo)簽： 振動(dòng) 滾筒洗衣機(jī) 控制研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)仿真對(duì)電力電子電路進(jìn)行分析和研究得到了日益廣泛的重視。盡管目前一些仿真軟件都有比較強(qiáng)大的功能，可以利用它們來完成某些電力電子裝置的某些分析工作，但是由于器件模型的限制和電力電子裝置負(fù)載的復(fù)雜性，使得這些軟件并不能完成對(duì)于電力電子裝置所要進(jìn)行的所有分析要求，特別是當(dāng)其被用于電力電子裝置故障運(yùn)行的仿真。針對(duì)上述問題，本論文在研究器件建模方法和裝置仿真方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用C++語言開發(fā)了一個(gè)可專門用于電力電子裝置仿真分析的程序。 本課題首先對(duì)于各種電力電子器件進(jìn)行建模。在對(duì)各種元器件特性深入研究的基礎(chǔ)上利用已知的電路原理和建模方法，抓住各具體電力電子器件的主要特征，建立其電路及邏輯仿真模型。由于本論文中研究的是電力電子裝置作為一個(gè)整體的特性，所以在對(duì)器件電路模型的建模過程采用高層次的電路模型，即理想開關(guān)模型和雙極性電阻模型。器件的邏輯模型則是通過皮特里網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)仿真的目的可建立不同精細(xì)程度的邏輯模型。因?yàn)槠骷壿嬆Ｐ偷慕＿^程中采取的逐步細(xì)化的原則與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中自頂而下，逐步求精的思想不謀而合，所以在仿真程序中采用C++語言對(duì)所建立的器件模型進(jìn)行描述。 針對(duì)電力電子裝置的非線性，病態(tài)特性和其負(fù)載的復(fù)雜性，使用階段仿真的思想進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。確定了仿真程序的總體結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了程序的模塊化設(shè)計(jì)。利用通用的狀態(tài)變化檢測模塊和兼容性檢測模塊在程序中確定電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的精確時(shí)刻，它們獨(dú)立于具體的電路結(jié)構(gòu)。狀態(tài)方程模塊和輸出方程模塊雖然與具體的電路結(jié)構(gòu)相關(guān)，但是亦可將其設(shè)計(jì)為模塊的形式，針對(duì)不同的電路結(jié)構(gòu)僅需改變模塊中對(duì)于狀態(tài)方程和輸出方程的描述。鑒于數(shù)值計(jì)算方法對(duì)于仿真結(jié)果的重要性，本論文中討論了幾種數(shù)值積分方法的特點(diǎn)及適用范圍，并在程序用編寫了幾種常用的算法，以供用戶選擇。通過對(duì)于瓦格納斬波器、三相全控整流橋和三相半控整流橋的仿真驗(yàn)證仿真程序的正確性和實(shí)用性。
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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與傳統(tǒng)的徑向磁通圓柱式電機(jī)相比，軸向磁通的盤式無鐵心永磁同步電機(jī)有著許多明顯的優(yōu)點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)較為簡單，加工及裝配費(fèi)用低，電機(jī)運(yùn)行可靠，不需勵(lì)磁電流，提高了電機(jī)的效率和功率密度。盤式電機(jī)永磁化是一種發(fā)展趨勢，而稀土材料是其首選的永磁材料。我國已研制出盤式永磁同步電機(jī)，但還處于試制階段，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，還有許多研究課題亟待解決。 本文主要針對(duì)該電機(jī)的氣隙磁密進(jìn)行分析，對(duì)影響氣隙磁密的各種因素展開了研究。具體內(nèi)容如下： 1) 回顧了永磁電機(jī)的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和主要應(yīng)用，對(duì)永磁材料的性能及選取、聚磁技術(shù)、電機(jī)磁場計(jì)算所需理論和有限元軟件進(jìn)行了介紹。 2) 將電機(jī)內(nèi)的電磁場、有限元軟件和盤式無鐵心永磁電機(jī)特殊結(jié)構(gòu)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出了近二十個(gè)有限元計(jì)算程序，組成一個(gè)針對(duì)盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的計(jì)算軟件包，由這些計(jì)算程序出發(fā)，對(duì)盤式無鐵心永磁同步電機(jī)進(jìn)行一系列仿真分析計(jì)算。 在繪制氣隙磁密三維分布圖時(shí)，由于有限元軟件在繪圖方面的限制，需要將氣隙磁密數(shù)據(jù)從有限元軟件中導(dǎo)出到文本文件，再由其它數(shù)學(xué)工具進(jìn)行氣隙磁密的三維圖形繪制。在這一過程中由于導(dǎo)出數(shù)據(jù)格式與繪圖工具所需數(shù)據(jù)格式不能兼容，還需要對(duì)導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于有限元軟件導(dǎo)出的數(shù)據(jù)量很大，如果對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行人工整理將增加大量的工作量，所以作者在研究過程中，針對(duì)導(dǎo)出數(shù)據(jù)的特點(diǎn)編寫了一個(gè)Vb數(shù)據(jù)處理程序，使數(shù)據(jù)處理工作得到大大簡化。 3) 在上述建立的軟件包的基礎(chǔ)上，對(duì)基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電機(jī)進(jìn)行了一系列系統(tǒng)分析，其中包括三維開域磁場分析、永磁體厚度對(duì)電機(jī)氣隙磁密的影響及分析、永磁體寬度變化時(shí)氣隙磁場分析、采用不同角度Halbach陣列時(shí)的氣隙磁密分析、不同半徑處氣隙磁密分析，為在電機(jī)設(shè)計(jì)過程中永磁體的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 4) 在對(duì)盤式無鐵心永磁同步電機(jī)磁場進(jìn)行詳盡的分析的基礎(chǔ)之上，本文提出了對(duì)該電機(jī)的新設(shè)計(jì)方案，并就此方案進(jìn)行了建模分析，結(jié)果表明，此新方案所得到的氣隙磁密比原結(jié)構(gòu)的氣隙磁密更為理想。此外，還對(duì)新模型從定性的角度進(jìn)行了渦流損耗分析，分析表明其結(jié)構(gòu)有利于減小渦流損耗。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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能源和環(huán)境的雙重壓力、電子技術(shù)與控制理論的飛速發(fā)展使得柴油機(jī)控制能夠采用電子控制技術(shù)，并成為柴油機(jī)控制的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)我國內(nèi)燃機(jī)車牽引用的柴油機(jī)(12V240ZJ6E)，主要研究其電控單體泵的電子控制技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了電控單體泵在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的電子控制，為最終降低內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)在輕載工況下的燃油消耗率并改善其排放打下基礎(chǔ)。在以下三方面展開研究工作： 首先，根據(jù)柴油機(jī)的燃油噴射原理，深入研究高壓燃油在泵-管-嘴系統(tǒng)中的傳遞規(guī)律，分析燃油噴射系統(tǒng)的各種電子控制方式，結(jié)合我國內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)改造的現(xiàn)狀并參考國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例，確定采用“電控單體泵系統(tǒng)”方案。針對(duì)性地分析電控單體泵的特性，總結(jié)出電控單體泵的控制規(guī)律。 其次，設(shè)計(jì)電控單體泵的高速大流量電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊，其性能直接影響電磁閥的響應(yīng)特性。通過計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比的方法獲得不同驅(qū)動(dòng)電壓、不同續(xù)流回路情況時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，找出最優(yōu)電路參數(shù)和控制參數(shù)。用于多缸柴油機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊可以修正各單體泵噴油特性的差異。 第三，設(shè)計(jì)凸輪軸轉(zhuǎn)速的測量模塊。采集安裝于凸輪軸上的測速齒輪的脈沖信號(hào)，計(jì)算凸輪軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和相位，并對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)測，為查找脈譜表以確定噴油定時(shí)和噴油量奠定基礎(chǔ)。凸輪軸轉(zhuǎn)速的預(yù)測方法為“相鄰區(qū)間+自適應(yīng)參數(shù)修正”。 最后，設(shè)計(jì)控制電路，以數(shù)字信號(hào)處理器為主控芯片。在數(shù)字信號(hào)處理器中完成柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速測量和電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖生成。由于內(nèi)燃機(jī)車上的電磁環(huán)境比較惡劣，采用了抗干擾措施。 通過上述工作，掌握了電控單體泵系統(tǒng)的基本特性，完成了電子控制單元主要電路的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)凸輪軸的測速和電磁閥的控制。電子控制單元在電控單體泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，測速準(zhǔn)確、電磁閥驅(qū)動(dòng)及其控制方式合理，為后續(xù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 內(nèi)燃機(jī) 車用 柴油機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電子式互感器與傳統(tǒng)電磁式互感器相比，在帶寬、絕緣和成本等方面具有優(yōu)勢，因而代表了高電壓等級(jí)電力系統(tǒng)中電流和電壓測量的一種極具吸引力的發(fā)展方向。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和電力市場中競爭機(jī)制的形成，電子式互感器成為人們研究的熱點(diǎn)；越來越多的新技術(shù)被引入到電子式互感器設(shè)計(jì)中，以提高其工作可靠性，降低運(yùn)行總成本，減小對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力。本文圍繞電子式互感器實(shí)用化中的關(guān)鍵技術(shù)而展開理論與實(shí)驗(yàn)研究，具體包括新型傳感器、雙傳感器的數(shù)據(jù)融合算法、數(shù)字接口、組合式電源、低功耗技術(shù)和自監(jiān)測功能的實(shí)現(xiàn)等。 目前電子式電流互感器(ECT)大多數(shù)采用單傳感器開環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的精度和可靠性的要求都很高，嚴(yán)重制約了ECT整體性能的提高，影響其實(shí)用化。本文介紹了新型傳感器～鐵心線圈式低功率電流傳感器(LPET)和印刷電路板(PCB)空心線圈及其數(shù)字積分器，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)的新型電流傳感器。該結(jié)構(gòu)具有并聯(lián)的特點(diǎn)，結(jié)合了這兩種互感器的優(yōu)點(diǎn)，采用數(shù)據(jù)融合算法來處理兩路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高精度測量和提高系統(tǒng)可靠性，并探索出辨別LPET飽和的新方法。試驗(yàn)和仿真結(jié)果表明，這種新型電流傳感器可以覆蓋較大的電流測量范圍，達(dá)到IEC 60044-8標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于測量(幅值誤差)、保護(hù)(復(fù)合誤差)和暫態(tài)響應(yīng)(峰值)的準(zhǔn)確度要求，能夠作為多用途電流傳感器使用。 在電子式電壓互感器方面，基于精密電阻分壓器的新型傳感器在原理、結(jié)構(gòu)和輸出信號(hào)等方面與傳統(tǒng)的電壓互感器有很大不同，本文設(shè)計(jì)了一種可替代10kV電磁式電壓互感器的精密電阻分壓器。通過試驗(yàn)研究與計(jì)算分析，得出其性能主要受電阻特性和雜散電容的影響，并給出了減小其誤差的方法。測試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的10kV精密電阻分壓器的準(zhǔn)確度滿足IEC 60044-7標(biāo)準(zhǔn)要求，可達(dá)0.2級(jí)。 電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù)之一是內(nèi)部的數(shù)字化以及其標(biāo)準(zhǔn)化接口，本文以10kV組合型電子式互感器為對(duì)象設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化的數(shù)字系統(tǒng)。以精密電阻分壓器作為電壓傳感器，電流傳感器則采用基于數(shù)據(jù)融合算法的LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)。本文首先解決了互感器間的同步與傳感器間的內(nèi)部同步問題，進(jìn)而依照IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了組合型電子式互感器的100M以太網(wǎng)接口。 電子式電流互感器在高電壓等級(jí)的應(yīng)用研究中，ECT高壓側(cè)的電源問題是關(guān)鍵技術(shù)之一。論文首先分析了兩種電源方案：取電CT電源和激光電源。取電CT電源通過一個(gè)特制的電流互感器(取電CT)，直接從高壓側(cè)母線電流中獲取電能。在取電CT和整流橋之間設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)電感，大大降低了施加在整流橋上的的感應(yīng)電壓并限制了取電CT的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護(hù)后續(xù)電路的作用。激光電源方案以先進(jìn)的光電轉(zhuǎn)換器、半導(dǎo)體激光二極管和光纖為基礎(chǔ)，單獨(dú)一根上行光纖同時(shí)完成供能和控制信號(hào)的傳輸，在不影響光供能穩(wěn)定性的情況下，數(shù)據(jù)通信完成在短暫的供能間隔中。在高電位端控制信號(hào)通過在能量變換電路中增加一個(gè)比較器電路被提取出來。本文還提出了一種將兩種供能方式結(jié)合使用的組合電源，并設(shè)計(jì)了這兩種電源之間的切換方法，解決了取電CT電源的死區(qū)問題，延長了激光器的使用壽命。作為綜合應(yīng)用實(shí)例，設(shè)計(jì)并完成了以LPCT為傳感器、由組合電源供能、采用低功耗技術(shù)的高壓電子式電流互感器。互感器高壓側(cè)的一次轉(zhuǎn)換器能夠提供兩路傳感器數(shù)據(jù)通道，并且具有溫度補(bǔ)償和采集通道的自校正功能，在更寬溫度、更大電流范圍內(nèi)保證了極高的測量精度：互感器低電位端的二次轉(zhuǎn)換器具有數(shù)字和模擬接口，可以接收數(shù)據(jù)并發(fā)送命令來控制一次轉(zhuǎn)換器，包括同步和校正命令在內(nèi)的數(shù)據(jù)信號(hào)可以通過同一根供能光纖傳送到一次轉(zhuǎn)換器。該互感器具有在線監(jiān)測功能，這種預(yù)防性維護(hù)和自檢測功能夠提示維護(hù)或提出警告，提高了可靠性。系統(tǒng)測試表明：具有低功耗光纖發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路的一次轉(zhuǎn)換器平均功耗在40mw以下：上行光纖中通信波特率可以達(dá)到200kb/s，下行光纖中更是高達(dá)2Mb/s；系統(tǒng)準(zhǔn)確度同時(shí)滿足IEC6044-8標(biāo)準(zhǔn)對(duì)0.2S級(jí)測量和5TPE級(jí)保護(hù)電子式互感器的要求。
標(biāo)簽： 電子式互感器 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動(dòng)機(jī)，交流傳動(dòng)變得越來越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動(dòng)場合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，而對(duì)于這些應(yīng)用場合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制問題。本文針對(duì)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識(shí)來提高永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制性能，借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場定向控制，參數(shù)辨識(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)通過參數(shù)辨識(shí)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對(duì)不同情況，通過改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識(shí)方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動(dòng)基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對(duì)控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對(duì)永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)辨識(shí)的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識(shí)。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，該方法不需要觀測的磁鏈信號(hào)，消除了磁鏈觀測和參數(shù)辨識(shí)的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對(duì)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)以后，仍然是非線性方程，為了對(duì)電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，通過軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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超聲波電機(jī)（Ultrasonic Motor，簡稱USM）是近二十年來發(fā)展起來的一種新原理微型電機(jī)，該類電機(jī)不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機(jī)，它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動(dòng)，借助彈性體諧振放大，通過摩擦耦合使運(yùn)動(dòng)體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)。這種電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快、低速大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn)，在微型機(jī)械、機(jī)器人、精密儀器、家用電器、汽車、航空航天等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。 二十多年來超聲波電機(jī)的研究取得了很大的進(jìn)展，有些機(jī)型已經(jīng)逐步產(chǎn)業(yè)化。為了適應(yīng)超聲波電機(jī)推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要，必須加強(qiáng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究工作。目前，小型化、通用化、高性能的驅(qū)動(dòng)電源和簡單、實(shí)用的控制技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)以及其驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)理論與經(jīng)驗(yàn)，分析了電機(jī)的阻抗特性及其諧振頻率漂移的影響因素。在此基礎(chǔ)上，本文提出了基于保持電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓、電流間相位差恒定不變的頻率跟蹤方法，設(shè)計(jì)了一種新型的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源。 本文開展的主要研究工作如下： （1）簡要介紹了超聲波電機(jī)的基本原理、獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)、發(fā)展歷史以及本論文的選題意義和主要內(nèi)容。 （2）分析了超聲波電機(jī)的阻抗特性，在此基礎(chǔ)上研究了電機(jī)頻率漂移的原因及不利影響，總結(jié)了各種實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤的方法。 （3）在理論分析的基礎(chǔ)上，提出了基于保持超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓、電流間相位差恒定不變的頻率跟蹤方法，該方法可以由鎖相環(huán)CD4046實(shí)現(xiàn)。 （4）對(duì)所設(shè)計(jì)的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知該電源能夠有效地驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并且頻率跟蹤的效果較好，電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化可穩(wěn)定在4％左右。
標(biāo)簽： 頻率 自動(dòng)跟蹤 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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