空調(diào)壓縮機是空調(diào)器的核心部件。傳統(tǒng)定速空調(diào)器中壓縮機多采用單相異步電動機，對電機采用簡單的開關(guān)式控制，電能損耗、室溫波動及噪音都很大，壓縮機容易受沖擊損壞。隨著人們生活水平的提高及能源短缺問題的出現(xiàn)，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中，將變頻壓縮機取代傳統(tǒng)定頻定速壓縮機，對其進行變頻調(diào)速將使壓縮機減少開停次數(shù)，降低室溫波動，提高舒適度，獲得了更好的空氣調(diào)節(jié)效果和實現(xiàn)節(jié)能降耗的要求。 空調(diào)系統(tǒng)是一個典型的多輸入多輸出、具有大滯后特性的菲線性系統(tǒng)。要對空調(diào)壓縮機進行變頻調(diào)速，需要根據(jù)房間溫度的變化得出壓縮機的頻率值。由于空調(diào)系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型難以取得，且時間常數(shù)較大，傳統(tǒng)的PID調(diào)整不僅費時費力，性能指標也不能令人滿意。因此，將模糊控制技術(shù)引入空調(diào)壓縮機的變頻調(diào)速控制，建立模糊控制器，以房間溫度的變化和變化率為輸入，壓縮機的頻率為輸出。對于提高空調(diào)系統(tǒng)的控制精度、穩(wěn)定性和可靠性，無論從學(xué)術(shù)研究角度出發(fā)，還是在工程應(yīng)用方面，都具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實意義。 本文分別從三相異步電動機的變頻調(diào)速技術(shù)、變頻空調(diào)控制策略等方面進行了探討分析。首先將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到空調(diào)壓縮機變頻調(diào)速中，根據(jù)建立模糊控制規(guī)則的基本思想及實際運行經(jīng)驗，通過模糊控制技術(shù)使空調(diào)壓縮機具有自調(diào)整的智能特性，從而得出最佳的動態(tài)控制參數(shù)，克服了PID控制器控制精度較低、消除穩(wěn)態(tài)誤差能力差的缺點。 然后詳細闡述了SVPWM的基本原理，對空間矢量調(diào)制（SVPWM）方式及其實現(xiàn)方法進行了探討。在變頻壓縮機的控制中采用先進的SVPWM調(diào)制技術(shù)，壓縮機能根據(jù)室內(nèi)需要的冷（熱）量不同，連續(xù)地、動態(tài)地、實時地調(diào)整其制冷（熱）量，始終保持在較合理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下。能夠進一步提高電壓的利用率和頻率分辨率，并使壓縮機運行更加平穩(wěn)，提高空調(diào)的效率，達到節(jié)能降耗的效果。
標簽： SVPWM 模糊控制 變頻調(diào)速
上傳時間： 2013-04-24
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繞組勵磁同步電機具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應(yīng)用，因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟價值和社會效益。目前開發(fā)高性能繞組勵磁同步電機驅(qū)動系統(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）；另一種是磁場定向矢量控制（FOC）。繞組勵磁同步電機的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡單，物理概念清晰，電流、轉(zhuǎn)矩波動小，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，易實現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點。因此，在交流傳動領(lǐng)域中，越來越受到學(xué)者的關(guān)注。但是，無論在國內(nèi)還是國外，交直交型繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究還缺乏全面深入的理論研究，還沒有建造起矢量控制系統(tǒng)的理論體系構(gòu)架。本文對繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)進行了初步的理論探討，并進行了詳細的實踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅實的基礎(chǔ)。本論文主要研究內(nèi)容如下： @@ 通過廣泛的查找文獻，對幾種常見的同步電機傳動系統(tǒng)進行了綜述，分析了同步電機變頻調(diào)速原理，在此基礎(chǔ)上，講述了無傳感器技術(shù)在同步電機中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無傳感器技術(shù)主要有兩大類：基于基波量的檢測方法和基于外加信號的激勵法。隨后，對轉(zhuǎn)子初始位置的估計進行了綜述，其方法有：基于電機定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計，高頻信號注入法，基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計法和基于相電感計算法等。繞組勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置估計的研究還很少。 @@ 對繞組勵磁同步電機矢量控制的理論進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，基于磁勢等效原理，將三相靜止交流信號等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號，將交流電機等效為直流電機進行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上，得到凸極同步電機轉(zhuǎn)子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運動方程。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，對同步電機轉(zhuǎn)速進行估計。忽略同步電機d軸阻尼繞組的作用，取同步轉(zhuǎn)速為零，得到同步電機αβ靜止坐標系下 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，對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進行估計。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，設(shè)計磁通觀測器來估計轉(zhuǎn)子磁通，實現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測器采用降維觀測器，僅對轉(zhuǎn)子磁通分量進行重構(gòu)，并通過極點配置算法，合理配置觀測器的極點，使觀測器滿足系統(tǒng)的性能指標，達到磁通觀測的目的。 @@ 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有效開關(guān)狀態(tài)矢量，這六個開關(guān)矢量和兩個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。其次，根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū)，選擇相鄰有效開關(guān)矢量，在伏秒平衡的法則下，計算各有效開關(guān)矢量的作用時間。并且，探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過渡問題，定性分析了空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的性能。最后，根據(jù)每個扇區(qū)中開關(guān)矢量作用時間，采用軟件構(gòu)造法，在TMS320LF2407A硬件上實現(xiàn)了SVPWM。實驗結(jié)果表明，該算法簡單易實現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線的電壓利用率，具有在低頻運行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點。 @@ 空間矢量過調(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調(diào)制方法。過調(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
上傳時間： 2013-07-25
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本文介紹了埋弧焊的特點、發(fā)展過程、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；分析了軟開關(guān)逆變式主回路的優(yōu)點、模擬電路控制系統(tǒng)和數(shù)字化控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點，指出數(shù)字化控制是逆變埋弧焊機控制的發(fā)展方向；對埋弧焊接工作原理和埋弧焊機控制系統(tǒng)進行分析，介紹了交流方波埋弧焊的優(yōu)點；論述了變動送絲電弧控制系統(tǒng)的原理及影響因素，并且分析了變動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)計了主回路結(jié)構(gòu)，對主回路中一次、二次逆變回路的軟開關(guān)工作方式進行分析并做了簡單仿真。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措施以保證系統(tǒng)的可靠工作。焊機工作發(fā)熱量很大，本文介紹了整機和關(guān)鍵器件的熱設(shè)計。 數(shù)字化控制方式是逆變埋弧焊機控制的發(fā)展方向，本文采用“MCU+DSP”的控制結(jié)構(gòu)，對埋弧焊的整個焊接過程進行精確控制。文中詳細介紹了主控制板的設(shè)計思路和電源、電流與電壓反饋、控制芯片最小系統(tǒng)、通信與保護工作電路。焊機的工作中，各種干擾不可避免，對各種可能干擾分析的基礎(chǔ)上在硬件電路設(shè)計和PCB板的制作中采取了相應(yīng)的抗干擾措施。軟件設(shè)計是焊接穩(wěn)定進行的關(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)計思路和流程并在軟件的實現(xiàn)中采用抗干擾措施。 最后，對采用本控制系統(tǒng)的埋弧焊機進行初步實驗，結(jié)果表明本文所設(shè)計的埋弧焊機控制系統(tǒng)能夠滿足逆變埋弧自動焊的要求，具有電路簡單，控制精度高，抗干擾能力強、操作方便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，提高了焊機的綜合性能及自動化程度。 本課題所設(shè)計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，可滿足埋弧自動焊和手工焊的要求。采用交流方波的焊接波形、對焊接整個過程進行實時軟件控制，電弧穩(wěn)定，焊接效果好。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；逆變；軟開關(guān)
上傳時間： 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，在定子坐標系下計算并控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。比較于矢量控制，它省去了復(fù)雜的矢量變換，克服了對電機轉(zhuǎn)子參數(shù)的依賴性，具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快的優(yōu)點。然而，異步電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)矩、電流和磁鏈脈動較大，開關(guān)頻率不恒定的問題。本文在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對其存在的缺點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。把電動機和PWM逆變器看成一體，使電動機獲得賦值恒定的近似理想的圓形磁場，解決其轉(zhuǎn)矩、電流、磁鏈脈動大，開關(guān)頻率不恒定的問題。在論文撰寫的過程中做了如下工作： 根據(jù)電機原理和坐標變換理論，建立定子正交α—β兩相靜止坐標系下的異步電動機的數(shù)學(xué)模型，包括電機的磁鏈模型、轉(zhuǎn)矩模型和運動方程。 設(shè)計PI控制器，該控制器把轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差信號轉(zhuǎn)換成參考電壓，然后通過坐標變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓，對SVPWM模塊進行控制。 設(shè)計SVPWM控制模塊，其中設(shè)計了期望電壓空間矢量的合成方法，矢量區(qū)段的判斷，計算了開關(guān)器件的導(dǎo)通時間和時刻。 通過理論分析和設(shè)計各個模塊，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，通過設(shè)置合理的仿真參數(shù)、電機參數(shù)、給定量參數(shù)以及PI控制器的控制參數(shù)對系統(tǒng)進行仿真研究，從而在理論上驗證系統(tǒng)設(shè)計的正確性。 仿真實驗結(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，并使逆變器工作在恒定的開關(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和方向。
標簽： SVPWM 異步電動機 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-04-24
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本文設(shè)計的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由上位機、PLC、變頻器、壓力變送器等組成。本系統(tǒng)包含三臺水泵電動機，采用通用變頻器來實現(xiàn)對三相水泵電動機組的軟啟動和變頻調(diào)速，運行切換采用“先開先停”的原則。壓力變送器檢測當(dāng)前水壓信號，送入PLC與設(shè)定值經(jīng)PID比較運算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進而改變水泵電動機組的轉(zhuǎn)速來改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定值附近。把模糊控制算法引入到控制系統(tǒng)中，從而改善了系統(tǒng)的靜動態(tài)特性。 模糊控制是一種不依賴于被控過程數(shù)學(xué)模型的仿人思維的控制技術(shù)。它可以利用領(lǐng)域?qū)＜业牟僮鹘?jīng)驗或知識建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則，有較好的知識表達能力。但傳統(tǒng)的模糊控制同PID算法一樣，均為“事后調(diào)節(jié)”，因而對大遲延對象的控制效果不是很理想。預(yù)測控制的核心是不僅注意過去及現(xiàn)在的目標值，而且注意將來的目標值，使受控量和目標值的偏差盡可能地小，從而提高系統(tǒng)的控制性能。預(yù)測控制和模糊控制是各自獨立發(fā)展起來的兩類控制方法，在二者充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出將預(yù)測的思想和模糊的思想結(jié)合起來，形成一種新的控制方法——模糊預(yù)測控制FPC。 本文將FPC技術(shù)應(yīng)用于供水系統(tǒng)，設(shè)計出自調(diào)整修正因子模糊PID控制器，克服了傳統(tǒng)PID控制設(shè)計中的參數(shù)調(diào)整困難的問題。模糊PID控制是在大誤差范圍內(nèi)采用模糊控制，以提高動態(tài)響應(yīng)速度；在小誤差范圍內(nèi)采用PID控制，引入積分控制作用以消除靜態(tài)誤差，提高控制精度。本設(shè)計通過變頻調(diào)速實現(xiàn)恒水壓控制，并針對系統(tǒng)的時滯特點采用Smith預(yù)估控制器進行補償。利用Matlab對其模型進行仿真，仿真結(jié)果與傳統(tǒng)控制算法相比較，該算法具有魯棒性好，實現(xiàn)簡單，易于在線調(diào)整等優(yōu)點，系統(tǒng)響應(yīng)曲線沒有超調(diào)，系統(tǒng)的建立時間比較短，抗干擾能力強。 通過對上位機和PLC之間通信的分析和研究，完成了上、下位機的通信設(shè)置，給出了上位機監(jiān)控程序編寫方法，通過通信模塊實現(xiàn)了對供水系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及故障報警。 所開發(fā)的系統(tǒng)將FPC與PLC相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器的缺點，充分發(fā)揮了PLC控制靈活、編程方便、適應(yīng)性強的優(yōu)點，提高了控制的精確度。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對異步電動機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)精確控制，實用性強，具有一定的推廣價值。
標簽： PLC FPC 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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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)運而生，這些產(chǎn)品在出廠前需要根據(jù)不同的需要進行相應(yīng)的測試和校驗。傳統(tǒng)的負載測試存在著能耗大、靈活性差等諸多缺點，已經(jīng)越來越不能滿足各種測試場合的要求，特別是一些要求用動態(tài)變化的負載、非線性負載、具有負阻特性的負載以及有源負載等測試場合。因此針對這一問題，本文利用電力電子技術(shù)結(jié)合計算機技術(shù)、控制技術(shù)等設(shè)計了一種通用的交流電子負載模擬裝置，以滿足各種測試場合的要求。 @@ 交流電子負載是一種可以模擬真實負載的電力電子裝置，它不但可以模擬傳統(tǒng)的線性負載，也可以模擬各種非線性負載、有源負載等其他形式的負載。目前國內(nèi)外對電子負載的研究還不成熟，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負載測試下的電流有較大的差別；而有些雖然能夠準確控制電源的放電電流取得和真實負載一樣的效果，但試驗電能完全被消耗掉，造成很大的浪費。本文研究的新型交流電子負載克服了以上電子負載方案的缺點，可以滿足各種試驗場合的測試需求，能夠在很大程度上減少能量浪費，豐富試驗樣式且節(jié)約試驗成本。 @@ 本文分析了能饋式交流電子負載的模擬原理，確定了采用中間直流環(huán)節(jié)的交-直-交主電路結(jié)構(gòu)，其一端接待測交流電源，另一端接低壓交流電網(wǎng)。前級負載模擬環(huán)節(jié)和后級能量回饋環(huán)節(jié)均采用可四象限運行的電壓型PWM（Pulse Width Modulation）變換器。負載模擬環(huán)節(jié)直接與待測電源連接，采用電流滯環(huán)瞬時值比較方式，使電源輸出的實際電流信號準確、快速的跟蹤其指令電流信號值，使得電子負載對待測電源呈現(xiàn)設(shè)定的負載形式，完成電子負載的模擬功能；能量回饋環(huán)節(jié)與電網(wǎng)連接，通過控制輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相位，實現(xiàn)試驗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)控制實際電流跟蹤指令值的變化，電壓外環(huán)通過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。 @@ 電子負載系統(tǒng)在負載模擬部分通過人機接口設(shè)定具體負載形式和負載屬性，為了更加準確快速的得到電流指令信號值，文中采用更加直接的數(shù)值計算方 法，由數(shù)字信號處理器實時計算出該給定負載模式下的指令電流值。使用交流小信號分析法得到了系統(tǒng)的頻域方塊圖，并對主電路元件參數(shù)以及調(diào)節(jié)器進行了優(yōu)化設(shè)計。針對大功率開關(guān)管開關(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方法，取得了良好的效果。整個系統(tǒng)在PSIM平臺上進行了不同工作模式下的仿真，仿真結(jié)果表明方案切實可行。最后依據(jù)仿真方案設(shè)計基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)和功率電路，使用PROTEL軟件進行了原理圖的繪制。@@關(guān)鍵詞：電子負載；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)以及控制論的進步推動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，成為焊機的發(fā)展方向，推動了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復(fù)雜、可靠性差等問題，本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機主電路實現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。 本文詳細介紹了埋弧焊的特點和應(yīng)用，從主電源、控制系統(tǒng)兩個方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了深入探討，設(shè)計了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng)，實現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點和交流方波的輸出特性，本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計焊機主電路，一次逆變電路選用改進的相移諧振軟開關(guān)，二次逆變電路選用半橋拓撲形式，并研究了兩次逆變過程的原理和控制方式，進行了相關(guān)參數(shù)計算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計要求，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)動芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機主控系統(tǒng)來實現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機ATmega64L主要負責(zé)送絲機和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運算、電機PWM斬波控制以及過壓、過流、過熱等保護電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負責(zé)焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運算以及控制焊接時序，以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進行焊接參數(shù)和焊接狀態(tài)的給定，預(yù)置和顯示各種焊接參數(shù)，快速檢測焊機狀態(tài)并加以保護。 主控板芯片之間通過SPI通訊，外部控制箱和主控板之間則通過RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過軟件設(shè)計，實現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié)，精確控制了焊接過程，并進行了抗干擾設(shè)計，解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運行的電磁兼容問題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對焊接效果的影響，通過對焊接電流、焊接電壓的波形分析，證明了本課題設(shè)計的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時序，并可以有效抑制功率開關(guān)器件的過流和變壓器的偏磁問題，取得了良好的焊接效果。 最后，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗進行了總結(jié)，分析了系統(tǒng)存在的問題和不足，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；軟開關(guān)技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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石油鉆采設(shè)備通常工作于公共電網(wǎng)所不及的沙漠、海洋和陸地等環(huán)境場合，其中的電站子系統(tǒng)由數(shù)臺柴油發(fā)電機組及其相應(yīng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成，為石油鉆機提供動力電源（小電網(wǎng)供電系統(tǒng)）。石油鉆機中的鉆井設(shè)備（絞車、泥漿泵和轉(zhuǎn)盤等）由大功率的交流或直流電動機驅(qū)動，根據(jù)鉆井工藝需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和控制轉(zhuǎn)矩，因此，通常采用VFD變頻調(diào)速系統(tǒng)或SCR直流調(diào)速系統(tǒng)來滿足鉆井工藝要求。眾所周知，電力電子裝置（VFD變頻傳動系統(tǒng)和SCR直流傳動系統(tǒng)）對電力系統(tǒng)帶來諧波污染，尤其是對柴油發(fā)電機組小電網(wǎng)系統(tǒng)，諧波污染的問題將更為嚴重，而且SCR電驅(qū)動系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，也給小電網(wǎng)系統(tǒng)帶來額外負擔(dān)，影響供電質(zhì)量。因此，對石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)進行諧波抑制和提高功率因數(shù)，顯得尤為重要。本論文正是針對此問題進行的研究和實踐。 本文對石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理作了介紹，重點分析了SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)諧波和無功功率產(chǎn)生的原因及危害，結(jié)合國內(nèi)外的研究成果，提出對石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)進行諧波抑制和無功補償?shù)姆桨福⑵鋺?yīng)用到實際的工程項目中。 石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)為典型的多諧波源系統(tǒng)，本文對各個諧波源進行了詳細地分析，并且將多個諧波源進行了合成疊加和計算，來確定對電網(wǎng)系統(tǒng)總的影響（電壓畸變率）；針對SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點，提出了對SCR和VFD系統(tǒng)進行諧波抑制和無功功率補償?shù)牟煌鉀Q方案，即：對SCR電驅(qū)動系統(tǒng)，采用有源濾波器+動態(tài)無功功率補償?shù)霓k法，來消除諧波和改善功率因數(shù)；而對VFD電驅(qū)動系統(tǒng)，采用有源濾波器來消除諧波即可。 對石油鉆機SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)諧波進行的分析和計算，為兩系統(tǒng)諧波抑制的方案選型和系統(tǒng)優(yōu)化提供了設(shè)計依據(jù)。本文選用適合于柴油發(fā)電機組小電網(wǎng)供電系統(tǒng)的有源濾波器（額定電壓為690V）來濾除諧波，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，采用一個諧波源配置一個有源濾波器的方法，主要解決了CT和PT連接的問題，實踐證明系統(tǒng)配置合理，濾波效果良好。同時對SCR電驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計了動態(tài)無功補償裝置，通過實測數(shù)據(jù)驗證了本文對SCR電驅(qū)動系統(tǒng)的無功進行了有效地補償。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機是同步電機的一個重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 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無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法，對電機方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進行實時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機實際運行狀態(tài)進行比較，證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無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，與擴展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實現(xiàn)，不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(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)，以永磁同步電機為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計了電機狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計方案。整個方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強大的運算能力，通過檢測電機相電流，實時估算出電機轉(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)付諸實踐，應(yīng)用于實際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機；無速度傳感器；卡爾曼濾波
上傳時間： 2013-04-24
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隨著全球汽車保有量的與日俱增，能源危機和環(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。由于采用“油、電”配合的方式來驅(qū)動車體，其所搭載電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究則成為混合動力汽車研發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它直接決定著整車的動力性，燃油經(jīng)濟性和排放指標。 論文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車電機及其控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣，由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，本文混合動力汽車傳動系統(tǒng)選用永磁同步電機；根據(jù)混合動力汽車所搭載電動機在功率和扭矩上的要求以及永磁同步電機在結(jié)構(gòu)上的特點，選取了發(fā)動機電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置形式；論文建立了永磁同步電動機的數(shù)學(xué)模型，分析了永磁同步電動機矢量控制的原理；設(shè)計了基于TMS320F2812DSP的永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)，詳細闡述了功率驅(qū)動電路，速度及位置檢測電路，電流反饋及過流保護電路，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、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序。 最后，搭建了實驗平臺，對硬件進行了調(diào)試和修改，通過樣機及系統(tǒng)臺架試驗，取得了大量的實驗數(shù)據(jù)，檢驗了所設(shè)計樣機的特性，發(fā)現(xiàn)其制作過程中的不足，并實現(xiàn)了電機控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達到了對混合動力汽車用永磁同步電動機控制系統(tǒng)的探索與研究的目的。
上傳時間： 2013-05-23
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