隨著科學技術的發展,交流調速系統的應用越來越普遍。為了保護逆變器直流側電源,在其開關器件的驅動信號中需加入死區時間,死區時間的加入對交流調速系統的實際運行產生了許多負面影響,因此,死區時間的補償隨之而成為交流調速系統研究的熱點和難點問題之一。 本課題研究交流調速系統中DSP控制的電壓型逆變器死區問題,簡介了三相SPWM逆變器原理后,引出了逆變器死區問題,對死區效應產生的機理及死區存在后引起逆變器輸出電壓的誤差波形進行了分析,揭示了因死區時間的加入所產生的誤差波形與逆變器相關參數的關系。 在上述研究的基礎上,本文對基于DSP控制器的逆變器死區問題展開研究,首先對DSP控制器PWM波產生的原理及死區加入的方法進行了闡述,然后對因死區時間的加入可能引起的波形失真情況進行了分析。在綜述了目前常用的死區補償方法的基礎上,針對基于DSP控制的逆變器死區問題提出了兩種比較實用的死區補償方法:一種是基于無效器件原理的死區補償方法,另一種是基于無效器件原理和電流反饋相結合的死區補償方法。系統仿真實驗表明:采用這兩種方法對死區時間補償后的電機定子電流波形與未補償前的相比,其畸變得到了明顯改善。為了進一步驗證這兩種補償方法的實際補償效果,本文還為驗證實驗做了一些前期的準備工作。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著工業技術的發展,變頻調速器的應用越來越廣泛,它的顯著的節能效果和靈活多變的運行方式,給人們留下了深刻印象.但是由于變頻器價格昂貴,影響了它的普及及推廣應用.如何在提高變頻器的性能的同時盡量降低其價格,是一個非常值得研究的問題.該文針對這一情況,并順應當前變頻器集成化、高頻化的發展趨勢,決定采用性能價格比很高的專用集成電路FSA4828和智能功率模塊(IPM)開發一臺低價格、高性能、具有實用價值的通用變頻調速器.它采用V/F控制方式,有多種控制運行功能和完善的保護措施,從而使其既有較好的運行性能,又有安全穩定的運行狀態,不會因各種故障而輕易損壞.同時,先進的人機接口使得參數的輸入和變頻器運行方式的改變極為方便,新型集成元件的采用也使得它的開發周期短,整機結構簡潔,成本較低.該文詳細的分析、設計了該通用變頻器的硬件電路及控制程序,介紹了兩種最主要的集成元件:SA4828和IPM模塊PM25RSB120,以及它們在設計中的應用.最后,該文還分析了硬件電路產生的干擾問題,并分別從硬件、軟件兩方面提出相應的抗干擾措施.
標簽: 變頻調速器
上傳時間: 2013-05-23
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矢量變換控制的異步電動機變頻調速系統是一種高性能的調速系統,已經在許多需要高精度、高性能的場合中得到應用。以矢量變換為基礎的許多控制方法,諸如無速度傳感器控制、自適應控制等正在發展中。本文對異步電動機變頻調速系統進行了研究,利用異步電動機在二相同步旋轉MT坐標系下的數學模型,使用MATLAB中的仿真工具箱SIMULINK分別對開環控制系統和閉環矢量控制變頻調速系統進行了仿真。在開環控制系統的仿真中,推導出一種異步電動機在MT坐標系下的仿真模型,該模型具有結構簡單、靜態、動態性能良好的特點,同時這個仿真模型也用于閉環系統。在閉環控制系統的仿真中,設計了一個速度、磁鏈閉環的電流滯環型PWM變頻調速系統,并且使這個閉環系統在SIMULINK中加以實現。本文同時還應用非線性反饋解耦理論將矢量控制的閉環系統分解為線性化的轉速子系統和轉子磁鏈子系統,兩個子系統中的速度調節器和磁鏈調節器可按線性理論設計。仿真結果證明這兩個變頻調速系統具有良好的動態、靜態性能。其中的一些仿真模塊也可用于其它控制策略的變頻調速系統中。
標簽: MatiabSimulink 異步電動機 變頻調速系統
上傳時間: 2013-04-24
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隨著大功率開關器件、集成電路及高性能的磁性材料的進步,采用電子換相原理工作的無刷直流電機得到了長足的發展。無刷直流電動機既具有交流電動機的結構簡單、運行可靠維護方便等一系列優點,又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗及調速性能好等諸多優點,在當今國民經濟各個領域的應用同益普及。 普通無刷直流電機存在著轉子位置傳感器,當電機尺寸較小時轉子位置傳感器難于安裝并且維修困難,另外傳統的霍爾元件溫度特性不好,導致系統可靠性變差,所以在一些小型,輕載啟動條件下,無位置傳感器無刷直流電機就成為理想選擇,并具有廣闊的發展前景。 同時隨著微處理器技術的發展,微處理器越來越多的用在控制系統中。許多復雜但有效的算法越來越多的用于電機控制當中。但是在無位置傳感器無刷直流電機,應用時往往需要精確的速度控制,尤其在高速運行場合,對信號反饋控制靈敏度的要求更為嚴格,并且算法也比較復雜。傳統的微處理器如 5l、96系列在實現對其的控制時,由于本身指令功能不強,乘除法所用周期過多,外圍電路數據轉換速度慢,資源相對較少,使其不能很好的完成對無位置傳感器無刷直流電機的控制。美國TI公司專門為電機的數字化控制設計的16位定點DSP控制器 TMS320X240集DSP的信號高速處理能力及適用于電機控制的優化的外圍電路于一體,可以為高性能,復雜傳動控制提供可靠高效的信號處理與控制硬件。本論文所研究的無位置傳感器無刷直流電機DSP控制系統即為滿足這一需要而設計的。 本論文首先對無刷直流電動機及其無位置傳感器控制的基本原理以及DSP芯片 TMS320F240進行了必要的介紹,并且對基于反電勢檢測法的DSP實現作了詳細的分析,包括對反電勢檢測及其相位實時修正方法,電機換流的實現,速度、電流雙閉環控制算法,電機的啟動分析,正反轉控制,速度的調節,制動、保護等都做了——詳細論述。本論文還對控制系統的控制及功率部分硬件作了詳細的分析。最后本論文對軟件的具體實現作了具體的闡述。 根據本論文所述的設計方案設計的無刷電機無位置傳感器DSP控制系統,可以獲得良好的速度控制性能。而且,DSP技術不僅使系統獲得了高精度,高可靠性,還簡化了系統結構,增加了系統的可靠性。具有控制靈活,智能水平高,參數易改等優點。
上傳時間: 2013-05-28
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從雙饋電機的基本工作原理出發,分析雙饋電機調速的特點,引入矢量控制技術,進行坐標變換,得出雙饋電機同步坐標系上的數學模型.用MATLAB的S函數建立雙饋電機仿真模型,對雙饋電機起動性能進行分析.對雙饋電機的調速性能進行了詳細討論,得知雙饋電機要完全進行調速必須實現MT軸轉子電壓矢量的完全解耦.為此我們確定雙饋電機調速時的矢量控制策略即轉子電流定向的矢量控制.在進行定子磁場定向后,保持轉子電流與定子磁鏈相垂直,進行轉子電流定向.雙饋電機轉子電流定向矢量控制調速系統完全分為兩個通道,解除了雙饋電機的內部耦合,實現電機的勵磁電流與轉距電流的分別控制,使雙饋電機的調速性能優異.試驗證明調速系統具有變頻器功率小、功率因數高、動態性能好、調速范圍廣等優點,適用于風機、泵類負載的調速,有良好的工業應用前景.
上傳時間: 2013-07-02
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隨著電力電子技術進一步發展,交流電動機的變頻調速系統已被公認為近代交流調速中性能最優越的一種電力拖動系統.然而,隨著電動機變頻調速技術的發展,諧波污染問題也逐步顯現.為了消除諧波,節能降耗,研究者做了大量的研究和分析.目前,在三相感應電動機變頻調速系統中,對于整流過程所產生的諧波,已有過大量的分析和計算,并且研究出了精確的濾波方法,使整流部分輸出電壓近似為直流電壓.而對于逆變過程產生的諧波,大多只是定性分析,很少有定量計算的文獻出現.該文首先對SPWM控制技術從原理上進行了詳細的描述,指出了諧波問題的研究方向和諧波研究的意義.然后針對逆變器-電動機系統,利用貝塞爾函數和傅里葉級數理論,分別對單相二階SPWM逆變器和三相SPWM逆變器的輸出電壓諧波的產生、大小和分布進行了細致而具體的分析和計算.通過計算所得到的結果,以圖文的形式對諧波問題進行了分析,得出了相應的結論,并且對影響SPWM輸出電壓諧波頻譜分布的因素進行了詳細的討論.該文還討論了諧波對感應電動機繞組磁動勢、旋轉磁場的轉差率、轉矩以及銅耗的影響,為感應電動機變頻調速系統的設計、電機供電電壓諧波分析及附加損耗計算提供了參考.該文最后利用MATLAB軟件的SIMULINK中的電力系統庫,建立SPWM逆變電路的仿真模型.通過仿真,不但驗證了數學理論推導的正確性,而且為電力電子電路和電機變頻調速系統的設計提供了一種很好的仿真方法.
上傳時間: 2013-06-28
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永磁無刷直流電動機是一種先進的集電力電子變換器與永磁電機本體于一體的機電一體化系統,它既具備交流電動機結構簡單、運行可靠、維護方便的一系列優點,又具備直流電動機運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好的諸多特點.正是由于這些原因,自上世紀末起,逐漸形成永磁無刷直流電機的研究熱潮.在此背景下,本文以此為課題,對永磁無刷直流電機系統進行了一些理論分析和實踐應用.本文首先在綜合國內外有關文獻的基礎上,分析了永磁無刷直流電機的發展歷程、現狀和趨勢,提出了目前存在的一些問題.介紹了永磁無刷直流電機的結構和運行原理,推導出永磁無刷直流電機的數學模型.針對永磁無刷直流電機的轉矩脈動,本文詳細分析了各種調制斬波方式對注入電機電流以及轉矩脈動的影響,比較分析各種斬波方式下系統運行情況,提出一種有利于減少轉矩波動的斬波方式.同時,本文還提出了一種回饋制動的方式,進一步提升系統性能,節約能源.在大型永磁電機磁極設計中,通常采用多塊磁鋼來組成勵磁磁極.考慮到磁鋼本體的分散性和加工誤差,本文從工程實際應用出發,提出了一種磁鋼優化配置方法,保證每個磁極中各段磁鋼產生的合成磁密幅值接近相等且通量均衡,從電機本體設計角度上提高系統性能.本文在理論分析基礎上,以單片機和功率智能模塊為硬件平臺,實現了一套多相永磁無刷直流電機系統.針對理論分析,進行了各種方案的比較分析,經過試驗結果和仿真分析結果,進一步支持了論證了理論分析正確性和實用性.同時,對于實際應用中的一些問題,本文也做了一些工作,提出一些分析和改進.
上傳時間: 2013-08-04
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傳統的電梯門機采用的是直流或交流旋轉電機來實現。前者調速性能好,但由于存在換向器、電磁火花和干擾,可靠性差;后者雖然電機結構相對簡單,但控制復雜,性能差。兩者都需要通過一些復雜的傳動機構將電機旋轉運動轉換為直線運動以實現電梯門的開/關。 本文設計了一種采用扁平型直線感應電機驅動的電梯門機及其微機控制系統,提出了一種適用于該系統的恒壓調頻(CVVF)控制方式并設計了開/關門運行曲線;另外,通過Maxwell2D有限元軟件分析了電機的磁場和起動推力特性。論文中給出了樣機的實驗結果,其性能已達到預定的要求。
上傳時間: 2013-06-15
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感應電機雙饋調速系統是一種性能優越的電力拖動控制系統,它不僅降低了功率變換器的額定功率,而且能夠通過調節轉子電壓的幅值、相位和頻率來實現電機定子側功率因數的調節。由于系統控制方法的靈活性和多樣性,使得雙饋電機在工業傳動領域、風力發電以及抽水蓄能電站中擁有廣闊的應用前景。 本文主要對雙饋電機矢量控制系統進行了相關研究。首先,比較雙饋調速系統和傳統的異步電機變頻調速系統的異同點,闡述了雙饋電機的工作原理,各種不同的磁場定向控制方式,并分析了它的穩態特性;接著,利用雙饋調速系統控制方法靈活多樣的特點,構建了一套交直交變換器勵磁的矢量調速系統,系統模型建立在以轉子磁鏈定向了同步旋轉的坐標軸系中,可以實現雙饋電機轉速與無功功率的解耦控制,同時,控制交直交變換器能量的雙向流動,雙饋電機可以在超同步、亞同步方式下運行,通過計算機仿真,驗證了這種控制方式的可行性和正確性;隨后,闡述了雙饋電機的功角特性,通過功角特性分析了電機的靜態穩定性,并建立了雙饋電機的開環電壓控制、開環電流控制以及矢量控制的小信號模型,對上述幾種控制方式下的雙饋電機暫態穩定性進行了深入研究;最后,綜合上述討論結果,設計了雙饋電機的控制系統硬件部分,并給出了部分軟件設計流程。
上傳時間: 2013-07-25
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本文利用Maxwell 3D軟件對交流接觸器的電磁機構的靜態、動態特性進行分析與仿真。Maxwell 3D是美國的Ansoft公司開發的專門用于三維電磁場仿真的軟件。本文主要以CJ20-25交流接觸器的電磁機構為例,對不同激勵下交流接觸器電磁機構的靜態特性進行分析;編寫電磁機構動態仿真程序,對其進行動態仿真,并進一步分析其動態特性;同時對電磁機構的設計參數對交流接觸器特性的影響進行了分析。主要為以下幾個方面: 首先,利用Maxwell 3D軟件建立交流接觸器電磁機構的三維有限元模型,對模型進行有限元分析,計算不同電流和氣隙下的靜態吸力,仿真電磁機構的靜態特性。繪制出交流接觸器的靜態電磁場分布及吸力特性。 其次,用Visual C++編程語言編制程序,仿真交流接觸器電磁機構運動過程。 再次,對交流接觸器電磁機構進行瞬態分析。得出CJ20-25型交流接觸器動態電流、吸力特性,并對動鐵心末速度、靜鐵心迎擊距離、動態吸力與反力特性的匹配、總動能和碰撞損失能量與合閘相角的關系特性進行了具體分析。同時,將迎擊式與非迎擊的兩種類型的交流接觸器的動態特性作了比較。 最后,利用Maxwell 3D軟件分析接觸器各個設計參數對交流接觸器電磁機構靜態吸力、動態特性的影響。 經過以上各方面的分析可知:采用Maxwell 3D軟件的強大的電磁場有限元分析功能進行電磁機構的靜態及動態特性的分析與仿真,模擬真實的工作環境,可以在樣機制作前,精確掌握電器產品的性能,減少樣機制作,降低試驗費用,加快產品開發周期,提高產品性能指標,具有實際意義。
上傳時間: 2013-07-15
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