無刷直流電機(jī)(BLDCM)是隨著電機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機(jī)。它是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。無刷直流電機(jī)具有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列特點(diǎn)，又具有直流電機(jī)的運(yùn)行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在很多場合有廣泛的應(yīng)用前景，成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。無刷直流電機(jī)傳統(tǒng)的理論部分分析和設(shè)計(jì)方法已經(jīng)比較成熟，因此對無刷直流電機(jī)控制策略的研究就顯得十分重要。 PID控制以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)至今仍被廣泛應(yīng)用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制性能優(yōu)良。但在工業(yè)上有許多無法建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜控制對象和非線性控制對象，若采用傳統(tǒng)的PID進(jìn)行控制的話，那么很難獲得比較理想的控制效果。 對于無刷直流電機(jī)而言，它是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無法得到很理想的控制性能指標(biāo)。基于以上原因，本文以無刷直流電機(jī)為控制對象，通過分析無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于無刷直流電機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器。 在MATLAB平臺上，先利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器，給出相應(yīng)的控制算法，對典型的參數(shù)時(shí)變非線性系統(tǒng)的控制進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，同傳統(tǒng)PID控制器相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對模型、環(huán)境具有較好的適應(yīng)能力與較強(qiáng)的魯棒性，有效的改善了系統(tǒng)的控制結(jié)果，達(dá)到了預(yù)期的目的。隨后利用SIMULNK建立了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型。分別采用普通PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對電機(jī)的不同運(yùn)行狀況進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的正確性，并證明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)越性。
標(biāo)簽： PID BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 無刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)鐵耗一直是困擾電機(jī)設(shè)計(jì)者的一個(gè)難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)內(nèi)部磁場僅是交變磁化的，根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場造成的損耗，對于計(jì)算值與實(shí)測值之間的誤差通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來修正。這種方法對于已經(jīng)長期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用，對于近年來發(fā)展很快的永磁電機(jī)、高速電機(jī)和其他新結(jié)構(gòu)電機(jī)，由于缺乏合適的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，導(dǎo)致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經(jīng)證明電機(jī)的鐵耗有相當(dāng)一部分是由旋轉(zhuǎn)磁化導(dǎo)致的，因此顧及旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型是本文的一個(gè)重要內(nèi)容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手，先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉(zhuǎn)磁化方式下的計(jì)算和測量方法，目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計(jì)算系數(shù)。本文提出并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式的25cm愛潑斯坦方圈測試系統(tǒng)，它可以測量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗，本文還在二維鐵耗測試系統(tǒng)中對硅鋼片在圓形旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗進(jìn)行了測量。結(jié)果表明，在同樣頻率和磁密的條件下，旋轉(zhuǎn)磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型，它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數(shù)，但又能顧及到旋轉(zhuǎn)磁化帶來的影響。通過實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和測試，表明軌跡法的計(jì)算結(jié)果在未經(jīng)任何系數(shù)修正的情況下就具有很好的精度，適合推廣使用。 軟磁復(fù)合材料是一種新型的粉末金屬材料，它具有渦流損耗小和易制造成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)電機(jī)等特點(diǎn)。為了探索這種材料在高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用和驗(yàn)證本文提出的鐵耗計(jì)算模型，本文成功地設(shè)計(jì)和制造了一臺采用軟磁復(fù)合材料的爪極式永磁電機(jī)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文通過三維有限元分析，對該電機(jī)的磁通、磁鏈、電感、轉(zhuǎn)矩和鐵耗等參數(shù)和性能的計(jì)算提出了計(jì)算方法。對該種電機(jī)的熱分析，本文提出了熱網(wǎng)絡(luò)法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機(jī)總損耗中占有很大比例，因此在有限元方法中，本文通過映射剖分法，使磁場和熱場模型中的單元總數(shù)、大小和順序保持完全一致，軌跡法計(jì)算得到的各單元鐵耗直接耦合進(jìn)熱場進(jìn)行計(jì)算，得到了電機(jī)準(zhǔn)確的溫度分布。本文還進(jìn)行了高速電機(jī)轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析，合理地調(diào)整轉(zhuǎn)子的直徑、長度和軸承位置，使轉(zhuǎn)子的自然共振頻率遠(yuǎn)離電機(jī)的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測試平臺對樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測試，并通過假轉(zhuǎn)子法測量了電機(jī)鐵耗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所用方法的可行性，得到的結(jié)論對軟磁復(fù)合材料的應(yīng)用及爪極式電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析都具有很好的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 鐵磁 材料 損耗
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動機(jī)，交流傳動變得越來越經(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。永磁同步電動機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動場合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動脈動，而對于這些應(yīng)用場合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動的抑制問題。本文針對電機(jī)傳動系統(tǒng)中參數(shù)變化對電機(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)辨識來提高永磁同步電動機(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，對永磁同步電動機(jī)的磁場定向控制，參數(shù)辨識，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，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機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對通過參數(shù)辨識抑制轉(zhuǎn)矩脈動進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對不同情況，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)系下永磁同步電動機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對永磁同步電動機(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)矩辨識進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對控制性能進(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)辨識提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對永磁同步電機(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)_動辨識的算法以及相應(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。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，該方法不需要觀測的磁鏈信號，消除了磁鏈觀測和參數(shù)辨識的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對電機(jī)參數(shù)辨識以后，仍然是非線性方程，為了對電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對以上方法的仿真實(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，通過軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對電阻和磁鏈的估計(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、動態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動系統(tǒng) 參數(shù)辨識
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，借助彈性體諧振放大，通過摩擦耦合使運(yùn)動體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動。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)動控制技術(shù)以及其驅(qū)動電源的設(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）對所設(shè)計(jì)的超聲波電機(jī)驅(qū)動電源進(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 自動跟蹤 電機(jī)驅(qū)動電源
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異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的頻率范圍、動態(tài)響應(yīng)、調(diào)速精度、低頻轉(zhuǎn)矩、工作效率等方面具有很大優(yōu)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，以此為基礎(chǔ)的交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，基于SVPWM的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代交流傳動控制的一個(gè)重要研究方向，逐漸成為研究的熱點(diǎn)。 異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，雖然常規(guī)的PID控制算法簡單、可靠性高，但對于異步電動機(jī)這樣的非線性系統(tǒng)控制效果一般。模糊控制作為智能控制的一個(gè)重要的分支，由于不需要建立對象的精確數(shù)學(xué)模型，且具有良好的魯棒性和非線性的控制特性，非常適用于異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。本文以提高異步電動機(jī)的調(diào)速精度和改善電動機(jī)的使用效率為目標(biāo)，基于SVPWM的控制原理，分別采用傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器，應(yīng)用在異步電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中。 本文首先介紹了異步電動機(jī)調(diào)速方法和逆變器的PWM控制方法。并闡述了矢量控制、坐標(biāo)變換、空間電壓矢量調(diào)制的基本原理，給出了異步電動機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，為設(shè)計(jì)異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)給出了傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器模型。為驗(yàn)證控制效果，文中基于MATLAB/Simulink平臺，建立了控制器的計(jì)算機(jī)仿真模型，給出了仿真結(jié)果，并對結(jié)果做了詳細(xì)的分析。比較了傳統(tǒng)PID控制和模糊PID控制的效果，由仿真結(jié)果可以看出采用模糊PID控制算法具有較大的優(yōu)越性。 最后，以TI公司的DSP控制芯片TMS320F2812為控制核心，設(shè)計(jì)了異步電動機(jī)的控制系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)主要包括主電路、功率驅(qū)動電路、電壓、電流檢測電路等電路。另外設(shè)計(jì)了控制軟件，并給出了軟件的流程圖。通過實(shí)驗(yàn)測得的波形，驗(yàn)證了控制方法的正確性和有效性。
標(biāo)簽： 異步電動機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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矢量控制一直是電機(jī)控制領(lǐng)域的熱門話題。本文以異步電機(jī)為研究對象，以矢量控制的解耦思想為基礎(chǔ)，采用自動控制的有關(guān)方法，對矢量控制進(jìn)行了探討，著重研究了矢量控制系統(tǒng)中控制器的設(shè)計(jì)。 @@ 本文對矢量控制和自動控制的相關(guān)理論進(jìn)行了簡單的介紹，包括矢量控制的原理、坐標(biāo)變換、控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)等。按照矢量控制的解耦思想將耦合的交流電機(jī)模擬為解耦的直流電機(jī)進(jìn)行控制，解耦后的交流電機(jī)可對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)速進(jìn)行獨(dú)立控制。在設(shè)計(jì)磁鏈控制器和速度控制器時(shí)，通過使用自動控制的相關(guān)原理，使得轉(zhuǎn)子磁鏈和電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到了預(yù)期的性能要求。本文使用的設(shè)計(jì)方法是先在連續(xù)域下設(shè)計(jì)控制器，然后將其離散化為數(shù)字控制器，并對連續(xù)域下的控制器和離散域下的控制器進(jìn)行了仿真和比較。電機(jī)轉(zhuǎn)速是本文的一個(gè)重要參數(shù)，文中專門設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)，并對測量結(jié)果進(jìn)行了誤差分析。最后，對本文設(shè)計(jì)方法的不足之處進(jìn)行了簡單的說明，也給出了對應(yīng)的改善方法。 @@ 仿真表明，本文設(shè)計(jì)的矢量控制系統(tǒng)達(dá)到了良好的控制效果。 @@關(guān)鍵字：矢量控制、磁鏈調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 分 矢量控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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由于電動助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS），成為轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的主流。 @@ 本文在詳細(xì)了解EPS系統(tǒng)性能要求和工作原理的基礎(chǔ)上，對各種已有的EPS助力電機(jī)進(jìn)行了總結(jié)和比較。對比結(jié)果表明，無刷直流電機(jī)（BLDC）憑借其顯著的優(yōu)點(diǎn)，成為EPS助力電機(jī)的較優(yōu)選擇。 @@ 無刷直流電機(jī)作為一種由電動機(jī)本體和驅(qū)動器組成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的直流電機(jī)一樣，具有良好的起動和調(diào)速性能，并且由于用電子換向取代了機(jī)械換向，不存在傳統(tǒng)直流電機(jī)的換向火花和機(jī)械噪聲，在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍還在進(jìn)一步擴(kuò)展。然而，BLDC電機(jī)作為EPS系統(tǒng)的助力電機(jī)也并非全無缺點(diǎn)。永磁電機(jī)中固有的齒槽轉(zhuǎn)矩的存在，以及由于采用120°換向工作模式造成的轉(zhuǎn)矩波動，都會嚴(yán)重影響EPS系統(tǒng)的操控性能。 @@ 本課題針對無刷直流電機(jī)在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用，根據(jù)EPS系統(tǒng)對助力電機(jī)的要求，設(shè)計(jì)了一臺轉(zhuǎn)向助力用永磁無刷直流電動機(jī)，并使用有限元方法對電機(jī)性能進(jìn)行了分析。為了反映參數(shù)變化對電機(jī)性能的影響，從而為電機(jī)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，我們還用場路耦合的解析算法對電機(jī)性能進(jìn)行了分析。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對永磁電機(jī)中的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了研究，并針對樣機(jī)提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱方法，然后使用三維有限元的方式對所提出的方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 @@ 根據(jù)EPS系統(tǒng)的工作原理，探討了助力電機(jī)的控制策略，并設(shè)計(jì)了帶傳感器的無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)。分別完成控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 @@關(guān)鍵詞：EPS、無刷直流電機(jī)、電機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、有限元、控制器設(shè)計(jì)
標(biāo)簽： EPS 汽車 無刷直流電動機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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非接觸電能傳輸技術(shù)是一門新興的能量傳輸技術(shù)，它集合了電力電子能量傳輸技術(shù)、磁場耦合技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論。由于這種電能傳輸方式?jīng)]有接觸摩擦，可減少對設(shè)備的損傷，不會產(chǎn)生易引燃引爆的火花，解決了給移動設(shè)備特別是在惡劣環(huán)境下，工作設(shè)備的供電問題。在交通運(yùn)輸、航空航天、機(jī)器人、醫(yī)療器械、照明、便攜式電子產(chǎn)品、礦井和水下應(yīng)用等場合有著廣泛的應(yīng)用前景。本文對非接觸電能傳輸技術(shù)進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。主要研究內(nèi)容如下： ⑴介紹了非接觸電能傳輸技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展前景，基本原理與所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。 ⑵通過建立漏感模型，對采用各種補(bǔ)償方式時(shí)，補(bǔ)償電容的選擇進(jìn)行了分析與研究，并對不同補(bǔ)償方式時(shí)，負(fù)載對系統(tǒng)傳輸效率的影響進(jìn)行了分析。 ⑶介紹了PWM調(diào)制硬開關(guān)技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)，比較分析了應(yīng)用于無接觸電能傳輸系統(tǒng)主變換器的幾種逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析了移相全橋變換器的工作原理，在此基礎(chǔ)上，對變換器進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于移相全橋控制的諧振變換器，并對變換器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。 ⑷對系統(tǒng)原副邊主電路的主要參數(shù)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，對松耦合變壓器的結(jié)構(gòu)選擇、主要參數(shù)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。 ⑸分別用通用DSP芯片TMS320F2812和專用控制芯片UC3875對系統(tǒng)的控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 ⑹對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，在仿真成功的基礎(chǔ)上，采用UC3875控制方案制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
標(biāo)簽： 非接觸 電能傳輸
上傳時(shí)間： 2013-07-19
上傳用戶：libenshu01
電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時(shí)需要進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運(yùn)算，計(jì)算特定電壓空間矢量作用時(shí)間時(shí)需要進(jìn)行正弦、余弦三角函數(shù)的運(yùn)算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時(shí)，在整個(gè)SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運(yùn)算，這些復(fù)雜計(jì)算不可避免地會產(chǎn)生大量計(jì)算誤差，對高精度實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運(yùn)算的計(jì)算量大，對系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對常規(guī)SVPWM算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進(jìn)行普通的四則運(yùn)算，計(jì)算非常簡單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點(diǎn)，同時(shí)，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點(diǎn)置于各扇區(qū)中點(diǎn)的方法，達(dá)到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實(shí)現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實(shí)時(shí)性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進(jìn)行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達(dá)到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語言設(shè)計(jì)輸入方法與原理圖設(shè)計(jì)輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計(jì)輸入方法進(jìn)行FPGA/CPLD的電路設(shè)計(jì)與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進(jìn)行功能仿真和性能分析，驗(yàn)證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
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雙向DC/DC變換器（Bi-directionalDC/DCconverters）是能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)能量雙向傳輸?shù)闹绷?直流變換器。隨著科技的發(fā)展，雙向DC/DC變換器的應(yīng)用需求越來越多，正逐步應(yīng)用到無軌電車、地鐵、列車、電動車等直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，直流不間斷電源系統(tǒng)，航天電源等場合。一方面，雙向DC/DC變換器為這些系統(tǒng)提供能量，另一方面，又使可回收能量反向給供電端充電，從而節(jié)約能量。 大多數(shù)雙向DC/DC變換器采用復(fù)雜的輔助網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)，本文所研究的Buck/Boost雙向的DC/DC變換器從拓?fù)渖辖鉀Q器件軟開關(guān)的問題；由于Buck/Boost雙向DC/DC變換器的電流紋波較大，這會帶來嚴(yán)重的電磁干擾，本文結(jié)合Buck/Boost雙向DC/DC變換器拓?fù)渑c磁耦合技術(shù)使電感電流紋波減??；由于在同一頻率下不同負(fù)載時(shí)電流紋波不同，本文在控制時(shí)根據(jù)負(fù)載改變PWM頻率，從而使輕載時(shí)的電流紋波均較小。 本文所研究的雙向DC/DC變換器采用DSP處理器進(jìn)行控制，其原因在于：目前沒有專門用于控制該Buck/Boost雙向DC/DC變換器的控制芯片，而DSP具有多路的高分辨率PWM，通過對DSP寄存器的配置可以實(shí)現(xiàn)Buck/Boost雙向DC/DC變換器的控制PWM；DSP具有多路高速的A/D轉(zhuǎn)換接口，并可以通過配合PWM完成對反饋采樣，具備一定的濾波功能。 本文所研究的數(shù)字雙向DC/DC變換器實(shí)現(xiàn)了在Buck模式下功率MOSFET的零電壓開通及零電壓關(guān)斷，電感電流的交迭使其電感輸出端電流紋波明顯變小，輕載時(shí)PWM頻率的提升也使得電流紋波變小。
標(biāo)簽： F2808 2808 320F DCDC
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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