地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制是影響列車安全可靠運(yùn)行的重要因素，牽引變流模塊是整個(gè)列車交流傳動(dòng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，而牽引轉(zhuǎn)矩控制又是最關(guān)鍵的部分。本文以某城市國(guó)產(chǎn)化地鐵列車為研究對(duì)象，主要針對(duì)牽引轉(zhuǎn)矩控制方案進(jìn)行研究并通過(guò)設(shè)計(jì)列車通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)牽引轉(zhuǎn)矩實(shí)施監(jiān)測(cè)。 論文首先介紹地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀，分析目前高性能交流調(diào)速方法在地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀。并簡(jiǎn)要介紹了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和CANopen總線協(xié)議在軌道交通車輛中的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀。 采用可編程邏輯控制器PLC及其子模塊構(gòu)建了通信網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了通信網(wǎng)絡(luò)軟件。對(duì)CANopen的通信報(bào)文進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用層協(xié)議CANopen的功能。 根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的需求，對(duì)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制、牽引逆變器的PWM控制方式進(jìn)行了研究。采用帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制方法，應(yīng)用帶定時(shí)調(diào)制環(huán)節(jié)的滯環(huán)電流比較PWM和優(yōu)化脈沖控制方案分段對(duì)逆變器進(jìn)行PWM控制。通過(guò)設(shè)計(jì)牽引系統(tǒng)與CANopen網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)牽引控制效果的監(jiān)測(cè)，并對(duì)牽引特性曲線進(jìn)行分析；選取特性曲線上的特定工作點(diǎn)，對(duì)牽引控制效果進(jìn)行了分析說(shuō)明。測(cè)試結(jié)果表明本文討論的牽引矢量控制和PWM控制方案能夠很好地滿足列車運(yùn)營(yíng)對(duì)牽引轉(zhuǎn)矩的要求。 目前，該系統(tǒng)正在進(jìn)行線路運(yùn)行調(diào)試和性能改進(jìn)，準(zhǔn)備交付用戶進(jìn)行商業(yè)線路運(yùn)營(yíng)，具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： CANopen 地鐵列車 轉(zhuǎn)矩
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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繞組勵(lì)磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)大功率場(chǎng)合獲得了廣泛應(yīng)用，因此研究和開(kāi)發(fā)高性能的繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。目前開(kāi)發(fā)高性能繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所采用的控制方案主要有兩種：一種是直接轉(zhuǎn)矩控制（DTFC）；另一種是磁場(chǎng)定向矢量控制（FOC）。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，物理概念清晰，電流、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，易實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點(diǎn)。因此，在交流傳動(dòng)領(lǐng)域中，越來(lái)越受到學(xué)者的關(guān)注。但是，無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，交直交型繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究還缺乏全面深入的理論研究，還沒(méi)有建造起矢量控制系統(tǒng)的理論體系構(gòu)架。本文對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論探討，并進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下： @@ 通過(guò)廣泛的查找文獻(xiàn)，對(duì)幾種常見(jiàn)的同步電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，分析了同步電機(jī)變頻調(diào)速原理，在此基礎(chǔ)上，講述了無(wú)傳感器技術(shù)在同步電機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無(wú)傳感器技術(shù)主要有兩大類：基于基波量的檢測(cè)方法和基于外加信號(hào)的激勵(lì)法。隨后，對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置的估計(jì)進(jìn)行了綜述，其方法有：基于電機(jī)定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，高頻信號(hào)注入法，基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計(jì)法和基于相電感計(jì)算法等。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置估計(jì)的研究還很少。 @@ 對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制的理論進(jìn)行了全面深入地研究，建立起矢量控制的理論體系構(gòu)架。 @@ 首先，基于磁勢(shì)等效原理，將三相靜止交流信號(hào)等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號(hào)，將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)進(jìn)行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上，得到凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的電壓矩陣方程、功率方程和運(yùn)動(dòng)方程。根據(jù)上述方程，繪出dq軸的等值電路及矢量圖，得到狀態(tài)空間描述的dq軸數(shù)學(xué)模型。 @@ 其次，根據(jù)模型參考自適應(yīng)原理，對(duì)同步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。忽略同步電機(jī)d軸阻尼繞組的作用，取同步轉(zhuǎn)速為零，得到同步電機(jī)αβ靜止坐標(biāo)系下 的數(shù)學(xué)模型。將不含有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的方程作為參考模型，將含有轉(zhuǎn)速參數(shù)的方程作為可調(diào)模型，根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理，對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計(jì)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)磁通觀測(cè)器來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通，實(shí)現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測(cè)器采用降維觀測(cè)器，僅對(duì)轉(zhuǎn)子磁通分量進(jìn)行重構(gòu)，并通過(guò)極點(diǎn)配置算法，合理配置觀測(cè)器的極點(diǎn)，使觀測(cè)器滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，達(dá)到磁通觀測(cè)的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調(diào)制算法。從空間矢量的基本概念入手，深入分析了定子三相對(duì)稱電壓與空間電壓矢量之間的關(guān)系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個(gè)有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量，這六個(gè)開(kāi)關(guān)矢量和兩個(gè)零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量，去逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。其次，根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū)，選擇相鄰有效開(kāi)關(guān)矢量，在伏秒平衡的法則下，計(jì)算各有效開(kāi)關(guān)矢量的作用時(shí)間。并且，探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過(guò)渡問(wèn)題，定性分析了空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的性能。最后，根據(jù)每個(gè)扇區(qū)中開(kāi)關(guān)矢量作用時(shí)間，采用軟件構(gòu)造法，在TMS320LF2407A硬件上實(shí)現(xiàn)了SVPWM。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線的電壓利用率，具有在低頻運(yùn)行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點(diǎn)。 @@ 空間矢量過(guò)調(diào)制算法的研究。在上述線性調(diào)制的基礎(chǔ)上，提出一種基于電壓空間矢量的過(guò)調(diào)制方法。過(guò)調(diào)制區(qū)域根據(jù)調(diào)制度分成兩種不同的模式，分別為模式Ⅰ（0．907
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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本文介紹了埋弧焊的特點(diǎn)、發(fā)展過(guò)程、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；分析了軟開(kāi)關(guān)逆變式主回路的優(yōu)點(diǎn)、模擬電路控制系統(tǒng)和數(shù)字化控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，指出數(shù)字化控制是逆變埋弧焊機(jī)控制的發(fā)展方向；對(duì)埋弧焊接工作原理和埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，介紹了交流方波埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)；論述了變動(dòng)送絲電弧控制系統(tǒng)的原理及影響因素，并且分析了變動(dòng)送絲情況下焊接電弧的穩(wěn)定性，為逆變式交流方波埋弧焊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 在分析傳統(tǒng)交流方波埋弧焊主回路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了主回路結(jié)構(gòu)，對(duì)主回路中一次、二次逆變回路的軟開(kāi)關(guān)工作方式進(jìn)行分析并做了簡(jiǎn)單仿真。IGBT是逆變電源的核心部件，文中論述了IGBT功率器件的選型和各種保護(hù)措施以保證系統(tǒng)的可靠工作。焊機(jī)工作發(fā)熱量很大，本文介紹了整機(jī)和關(guān)鍵器件的熱設(shè)計(jì)。 數(shù)字化控制方式是逆變埋弧焊機(jī)控制的發(fā)展方向，本文采用“MCU+DSP”的控制結(jié)構(gòu)，對(duì)埋弧焊的整個(gè)焊接過(guò)程進(jìn)行精確控制。文中詳細(xì)介紹了主控制板的設(shè)計(jì)思路和電源、電流與電壓反饋、控制芯片最小系統(tǒng)、通信與保護(hù)工作電路。焊機(jī)的工作中，各種干擾不可避免，對(duì)各種可能干擾分析的基礎(chǔ)上在硬件電路設(shè)計(jì)和PCB板的制作中采取了相應(yīng)的抗干擾措施。軟件設(shè)計(jì)是焊接穩(wěn)定進(jìn)行的關(guān)鍵因素，文中介紹了控制系統(tǒng)中關(guān)鍵步驟的軟件設(shè)計(jì)思路和流程并在軟件的實(shí)現(xiàn)中采用抗干擾措施。 最后，對(duì)采用本控制系統(tǒng)的埋弧焊機(jī)進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)能夠滿足逆變埋弧自動(dòng)焊的要求，具有電路簡(jiǎn)單，控制精度高，抗干擾能力強(qiáng)、操作方便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，提高了焊機(jī)的綜合性能及自動(dòng)化程度。 本課題所設(shè)計(jì)的逆變式交流方波埋弧焊電源具有良好的輸出特性和控制性能，可滿足埋弧自動(dòng)焊和手工焊的要求。采用交流方波的焊接波形、對(duì)焊接整個(gè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)軟件控制，電弧穩(wěn)定，焊接效果好。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；逆變；軟開(kāi)關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù)，它采用空間矢量的分析方法，在定子坐標(biāo)系下計(jì)算并控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。比較于矢量控制，它省去了復(fù)雜的矢量變換，克服了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)的依賴性，具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。然而，異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)矩、電流和磁鏈脈動(dòng)較大，開(kāi)關(guān)頻率不恒定的問(wèn)題。本文在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)其存在的缺點(diǎn)提出了基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制策略。 這種新型的直接轉(zhuǎn)矩控制策略使空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)相結(jié)合。把電動(dòng)機(jī)和PWM逆變器看成一體，使電動(dòng)機(jī)獲得賦值恒定的近似理想的圓形磁場(chǎng)，解決其轉(zhuǎn)矩、電流、磁鏈脈動(dòng)大，開(kāi)關(guān)頻率不恒定的問(wèn)題。在論文撰寫的過(guò)程中做了如下工作： 根據(jù)電機(jī)原理和坐標(biāo)變換理論，建立定子正交α—β兩相靜止坐標(biāo)系下的異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，包括電機(jī)的磁鏈模型、轉(zhuǎn)矩模型和運(yùn)動(dòng)方程。 設(shè)計(jì)PI控制器，該控制器把轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成參考電壓，然后通過(guò)坐標(biāo)變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓，對(duì)SVPWM模塊進(jìn)行控制。 設(shè)計(jì)SVPWM控制模塊，其中設(shè)計(jì)了期望電壓空間矢量的合成方法，矢量區(qū)段的判斷，計(jì)算了開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間和時(shí)刻。 通過(guò)理論分析和設(shè)計(jì)各個(gè)模塊，組成了控制系統(tǒng)逆變器部分的仿真模型。在MATLAB/SIMULINK仿真工具箱中搭建仿真模型，通過(guò)設(shè)置合理的仿真參數(shù)、電機(jī)參數(shù)、給定量參數(shù)以及PI控制器的控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，從而在理論上驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這種基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制方法可以有效改善直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能。減小傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中的磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，并使逆變器工作在恒定的開(kāi)關(guān)頻率。最后總結(jié)論文所做的研究工作，并展望了今后的研究重點(diǎn)和方向。
標(biāo)簽： SVPWM 異步電動(dòng)機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著功率開(kāi)關(guān)器件的進(jìn)步，大量的電力電子變流裝置在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，但是這些變流裝置大部分都需要整流環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的不控整流或相控整流存在網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低、電流畸變嚴(yán)重等缺點(diǎn)。PWM整流器可實(shí)現(xiàn)正弦的網(wǎng)側(cè)電流、單位或可調(diào)的功率因數(shù)、能量的雙向流動(dòng)，是一種真正意義上的“綠色環(huán)保”電力電子裝置。PWM整流器可分為電壓型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier，VSR)和電流型PWM整流器(Current—SourceRectifier，CSR)。CSR具有直接控制輸出電流、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、限流能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在一些中、大功率應(yīng)用場(chǎng)合，較之VSR，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上更具優(yōu)勢(shì)。 本文針對(duì)電網(wǎng)電壓平衡、不平衡情況、多模塊直接并聯(lián)幾個(gè)方面，對(duì)三相CSR及其控制策略展開(kāi)了深入研究，論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1、在電網(wǎng)電壓平衡情況下，提出了三相CSR的直流電流非線性解耦控制策略和交流電流非線性解耦控制策略，實(shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率的獨(dú)立、解耦控制，獲得了線性的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。直流電流非線性解耦控制策略是直流電流控制和網(wǎng)側(cè)無(wú)功電流控制并行的控制策略，具有較快的直流電流響應(yīng)速度；交流電流非線性解耦控制策略是直流電流(或電壓)控制和網(wǎng)側(cè)電流控制級(jí)聯(lián)的控制策略，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于獨(dú)立設(shè)計(jì)直流和交流控制器的特點(diǎn)。 2、考慮了電網(wǎng)電壓不平衡和濾波器參數(shù)三相不對(duì)稱的情況，提出了基于瞬時(shí)有功功率調(diào)節(jié)的三相CSR的不平衡補(bǔ)償策略，消除了直流電流脈動(dòng)分量，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)可控的功率因數(shù)和正弦的交流電流；提出了基于滑模控制的交流電流控制策略，簡(jiǎn)化了控制器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)側(cè)電流的無(wú)差跟蹤。 3、建立了多模塊直接并聯(lián)CSR的環(huán)流模型；對(duì)任一并聯(lián)模塊，提出了總直流電流控制器外加2個(gè)均流控制器的直流側(cè)控制器結(jié)構(gòu)，保證了流過(guò)各模塊上、下橋臂的電流均相等，并且各模塊僅共享總直流電流控制器輸出信號(hào)，最大可能地保證了各模塊控制的獨(dú)立性。 4、建立了三相CSR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各類電力電子裝置應(yīng)運(yùn)而生，這些產(chǎn)品在出廠前需要根據(jù)不同的需要進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試和校驗(yàn)。傳統(tǒng)的負(fù)載測(cè)試存在著能耗大、靈活性差等諸多缺點(diǎn)，已經(jīng)越來(lái)越不能滿足各種測(cè)試場(chǎng)合的要求，特別是一些要求用動(dòng)態(tài)變化的負(fù)載、非線性負(fù)載、具有負(fù)阻特性的負(fù)載以及有源負(fù)載等測(cè)試場(chǎng)合。因此針對(duì)這一問(wèn)題，本文利用電力電子技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等設(shè)計(jì)了一種通用的交流電子負(fù)載模擬裝置，以滿足各種測(cè)試場(chǎng)合的要求。 @@ 交流電子負(fù)載是一種可以模擬真實(shí)負(fù)載的電力電子裝置，它不但可以模擬傳統(tǒng)的線性負(fù)載，也可以模擬各種非線性負(fù)載、有源負(fù)載等其他形式的負(fù)載。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)電子負(fù)載的研究還不成熟，有些是使交流電源按照一定的功率放電，但是輸出電流卻與真實(shí)負(fù)載測(cè)試下的電流有較大的差別；而有些雖然能夠準(zhǔn)確控制電源的放電電流取得和真實(shí)負(fù)載一樣的效果，但試驗(yàn)電能完全被消耗掉，造成很大的浪費(fèi)。本文研究的新型交流電子負(fù)載克服了以上電子負(fù)載方案的缺點(diǎn)，可以滿足各種試驗(yàn)場(chǎng)合的測(cè)試需求，能夠在很大程度上減少能量浪費(fèi)，豐富試驗(yàn)樣式且節(jié)約試驗(yàn)成本。 @@ 本文分析了能饋式交流電子負(fù)載的模擬原理，確定了采用中間直流環(huán)節(jié)的交-直-交主電路結(jié)構(gòu)，其一端接待測(cè)交流電源，另一端接低壓交流電網(wǎng)。前級(jí)負(fù)載模擬環(huán)節(jié)和后級(jí)能量回饋環(huán)節(jié)均采用可四象限運(yùn)行的電壓型PWM（Pulse Width Modulation）變換器。負(fù)載模擬環(huán)節(jié)直接與待測(cè)電源連接，采用電流滯環(huán)瞬時(shí)值比較方式，使電源輸出的實(shí)際電流信號(hào)準(zhǔn)確、快速的跟蹤其指令電流信號(hào)值，使得電子負(fù)載對(duì)待測(cè)電源呈現(xiàn)設(shè)定的負(fù)載形式，完成電子負(fù)載的模擬功能；能量回饋環(huán)節(jié)與電網(wǎng)連接，通過(guò)控制輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相位，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)電能的單位功率因數(shù)回饋電網(wǎng)的目的，變換器的控制采用常規(guī)的雙閉環(huán)控制方式，電流內(nèi)環(huán)控制實(shí)際電流跟蹤指令值的變化，電壓外環(huán)通過(guò)控制輸出電流的大小使直流側(cè)母線電壓穩(wěn)定為設(shè)定指令值。 @@ 電子負(fù)載系統(tǒng)在負(fù)載模擬部分通過(guò)人機(jī)接口設(shè)定具體負(fù)載形式和負(fù)載屬性，為了更加準(zhǔn)確快速的得到電流指令信號(hào)值，文中采用更加直接的數(shù)值計(jì)算方 法，由數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)時(shí)計(jì)算出該給定負(fù)載模式下的指令電流值。使用交流小信號(hào)分析法得到了系統(tǒng)的頻域方塊圖，并對(duì)主電路元件參數(shù)以及調(diào)節(jié)器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)大功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)頻率存在的限制，本文提出了幾種提高電流跟蹤精度的改進(jìn)方法，取得了良好的效果。整個(gè)系統(tǒng)在PSIM平臺(tái)上進(jìn)行了不同工作模式下的仿真，仿真結(jié)果表明方案切實(shí)可行。最后依據(jù)仿真方案設(shè)計(jì)基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)和功率電路，使用PROTEL軟件進(jìn)行了原理圖的繪制。@@關(guān)鍵詞：電子負(fù)載；能量回饋；電壓型變換器；滯環(huán)PWM電流控制；雙閉環(huán)；PWM整流器
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進(jìn)步推動(dòng)弧焊電源從模擬階段發(fā)展到數(shù)字階段。數(shù)字化逆變弧焊電源不僅可靠性高、控制精度高而且容易大規(guī)模集成、方便升級(jí)，成為焊機(jī)的發(fā)展方向，推動(dòng)了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對(duì)傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復(fù)雜、可靠性差等問(wèn)題，本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機(jī)主電路實(shí)現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 本文詳細(xì)介紹了埋弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用，從主電源、控制系統(tǒng)兩個(gè)方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程，對(duì)數(shù)字化交流方波埋弧焊的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入探討，設(shè)計(jì)了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點(diǎn)和交流方波的輸出特性，本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊機(jī)主電路，一次逆變電路選用改進(jìn)的相移諧振軟開(kāi)關(guān)，二次逆變電路選用半橋拓?fù)湫问剑⒀芯苛藘纱文孀冞^(guò)程的原理和控制方式，進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)計(jì)算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計(jì)要求，電流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆變電路的控制并抑制變壓器偏磁，選擇集成驅(qū)動(dòng)芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動(dòng)。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機(jī)主控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機(jī)ATmega64L主要負(fù)責(zé)送絲機(jī)和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運(yùn)算、電機(jī)PWM斬波控制以及過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱等保護(hù)電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負(fù)責(zé)焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運(yùn)算以及控制焊接時(shí)序，以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過(guò)按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行焊接參數(shù)和焊接狀態(tài)的給定，預(yù)置和顯示各種焊接參數(shù)，快速檢測(cè)焊機(jī)狀態(tài)并加以保護(hù)。 主控板芯片之間通過(guò)SPI通訊，外部控制箱和主控板之間則通過(guò)RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié)，精確控制了焊接過(guò)程，并進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運(yùn)行的電磁兼容問(wèn)題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對(duì)焊接效果的影響，通過(guò)對(duì)焊接電流、焊接電壓的波形分析，證明了本課題設(shè)計(jì)的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時(shí)序，并可以有效抑制功率開(kāi)關(guān)器件的過(guò)流和變壓器的偏磁問(wèn)題，取得了良好的焊接效果。 最后，對(duì)數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，分析了系統(tǒng)存在的問(wèn)題和不足，并指出了新的研究方向。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；數(shù)字化；逆變；軟開(kāi)關(guān)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)之一是開(kāi)發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無(wú)論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個(gè)速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問(wèn)題，效果并不十分理想。因此高性能無(wú)速度傳感器控制成為近年來(lái)電機(jī)研究的熱點(diǎn)。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器狀態(tài)觀測(cè)中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開(kāi)式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢?duì)電機(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測(cè)量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過(guò)仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無(wú)速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時(shí)不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡(jiǎn)單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢(shì)，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過(guò)分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測(cè)量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對(duì)卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無(wú)速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無(wú)源系統(tǒng)供電、無(wú)功補(bǔ)償?shù)葓?chǎng)合得到實(shí)際工程應(yīng)用。在我國(guó)，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開(kāi)展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學(xué)建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標(biāo)么值模型，分析了VSC-HVDC的運(yùn)行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對(duì)運(yùn)行特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法。 2．設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對(duì)控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時(shí)間延遲問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決方法，推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計(jì)原則。 3．推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點(diǎn)以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時(shí)功率方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點(diǎn)控制并補(bǔ)償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設(shè)計(jì)了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時(shí)鎖相速度慢的缺點(diǎn)，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對(duì)VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過(guò)流現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出了一種考慮正負(fù)序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負(fù)序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過(guò)流問(wèn)題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓?fù)涞幕A(chǔ)上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開(kāi)關(guān)頻率和簡(jiǎn)化主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個(gè)方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對(duì)該模塊級(jí)聯(lián)式拓?fù)涮岢鲆环N系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨(dú)立運(yùn)行相結(jié)合的新型控制策略。針對(duì)該拓?fù)湎滤投苏敬嬖诘母髂K直流側(cè)電容電壓均衡問(wèn)題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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隨著全球汽車保有量的與日俱增，能源危機(jī)和環(huán)境污染正逐漸成為制約世界汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。而新興的混合動(dòng)力汽車（HEV）在節(jié)能和排放上的優(yōu)越性正逐步體現(xiàn)出來(lái)。由于采用“油、電”配合的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)車體，其所搭載電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究則成為混合動(dòng)力汽車研發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它直接決定著整車的動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)。 論文首先比較了常見(jiàn)的幾種電動(dòng)汽車的性能，概括了混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)，介紹了混合動(dòng)力汽車電機(jī)及其控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動(dòng)機(jī)的性能優(yōu)劣，由于永磁同步電機(jī)具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，本文混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系統(tǒng)選用永磁同步電機(jī)；根據(jù)混合動(dòng)力汽車所搭載電動(dòng)機(jī)在功率和扭矩上的要求以及永磁同步電機(jī)在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，選取了發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置形式；論文建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制的原理；設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了功率驅(qū)動(dòng)電路，速度及位置檢測(cè)電路，電流反饋及過(guò)流保護(hù)電路，CAN通訊模塊等系統(tǒng)中重要的組成單元；軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)，闡述了關(guān)鍵子程序如電流采集、位置檢測(cè)程序和SVPWM產(chǎn)生子程序。 最后，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)硬件進(jìn)行了調(diào)試和修改，通過(guò)樣機(jī)及系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)，取得了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)了所設(shè)計(jì)樣機(jī)的特性，發(fā)現(xiàn)其制作過(guò)程中的不足，并實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達(dá)到了對(duì)混合動(dòng)力汽車用永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的探索與研究的目的。
標(biāo)簽： 2812 DSP 混合動(dòng)力
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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