滾筒式洗衣機在其工作運轉，尤其是其脫水甩干時的振動，一直是個突出的問題。滾筒洗衣機在運行過程中由于衣物的不平衡分布，會使?jié)L筒受到變載荷與變方向偏心力激勵的作用并引起激烈的振動，使得整機的振動不僅產生很大的噪音，而且對洗衣機機械與電器部件的壽命產生影響。因為傳統(tǒng)機械減振方法存在通用性方面的限制，近年來隨著技術的發(fā)展，從機電一體化系統(tǒng)的角度出發(fā)，綜合運用機械、電子、電機等方面的技術，提高洗衣機的振動控制效果已成為趨勢。 本文從課題要求和實際應用出發(fā)，在與日本松下公司合作的基礎上，針對National NA—V82型號滾筒洗衣機，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)，構建了滾筒洗衣機驅動系統(tǒng)平臺，并開發(fā)了一種新型的低振動的滾筒洗衣機驅動控制方法。本文的結構和主要研究內容如下： 第一章簡單介紹了滾筒洗衣機的發(fā)展現(xiàn)狀，通過對課題的背景介紹，闡述了課題的實際意義。其后詳細介紹了傳統(tǒng)的機械減振手段以及新型的通過電機控制技術實現(xiàn)的減振方法。通過對兩者的分析比較，提出了本文的主要工作及方案。 第二章介紹了驅動系統(tǒng)主要硬件組成及各部分之間的連接，給出了驅動系統(tǒng)的詳細連接圖。同時給出了基于矢量控制的驅動系統(tǒng)基本控制方法的原理和說明。最后還介紹了振動測量設備并確定其使用方案。 第三章研究了振動產生的機理，對振動規(guī)律進行分析。提出了基于加速度傳感器的偏心負載位置以及質量的實時測定方法。并通過仿真和實驗分析，研究了脈動轉矩對電機振動的影響。最后在此基礎之上，提出了基于脈動轉矩的低振動的滾筒洗衣機驅動系統(tǒng)控制方法：分段線性化振動抑制法以及自振動抑制法。 第四章通過實驗研究，確定低振動驅動控制方法所需要的相關參數(shù)。并驗證了偏心負載位置以及質量實時測定方法的精度和基于脈動轉矩的低振動的滾筒洗衣機驅動系統(tǒng)控制方法的效果。 第五章總結了研究的主要工作，并對未來的工作方向進行了研究和討論。
上傳時間： 2013-04-24
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電壓源型PWM逆變器在當前的工業(yè)控制中應用越來越廣泛，在其應用領域中，交流電動機的運動控制是其很重要的組成部分。在PWM逆變器的控制過程中，設置死區(qū)是為了避免逆變器的同一橋臂的兩個功率開關器件發(fā)生直通短路。盡管死區(qū)時間很短，然而當開關頻率很高或輸出電壓很低時，死區(qū)將使逆變器輸出電壓波形發(fā)生很大畸變，進而導致電動機的電流發(fā)生畸變，電機附加損耗增加，轉矩脈動加大，最終導致系統(tǒng)的控制性能降低，甚至可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，需要對逆變器的死區(qū)進行補償。本文針對連續(xù)空間矢量調制提出了一種改進的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應補償方法；針對斷續(xù)空間矢量調制提出了通過改變空間矢量作用時間，來改變驅動信號脈沖寬度的補償方法，并對這兩種方法進行了理論分析和仿真研究。 本文首先詳細分析了死區(qū)時間對逆變器輸出電壓和電流的影響，以及功率開關器件寄生電容對輸出電壓的影響。其次對已提出的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應補償方法進行了理論分析，該方法先計算出補償電壓，再對由零電流鉗位現(xiàn)象引起的補償電壓極性錯誤進行校正，極性校正的參考量為d軸補償電壓的幅值，然而補償電壓的大小隨電流的變化而變化，因此該方法存在電壓極性校正時參考量為變化量的缺點，而且該方法只適用于id=0的控制方式，適用性較差。針對這些問題，本文提出了改進的減小零電流鉗位和寄生電容影響的補償方法，改進后的方法是先對由零電流鉗位現(xiàn)象引起的電流極性錯誤進行校正，然后再計算補償電壓的大小，電流極性校正時的參考量為三相電流極性函數(shù)轉化到γ-坐標系的函數(shù)sγ的幅值，sγ的幅值與補償電壓大小無關為恒定值，而且適用于任何控制方式，適應性強。再次把改進的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應補償方法應用到PMSM矢量控制系統(tǒng)中，采用MATLAB和Pspice兩種方法進行了仿真研究，仿真結果驗證了補償方法的有效性。對兩種仿真結果的對比分析，表明PSpice模型能更好的模擬逆變器的非線性特性。 最后，文章分析了連續(xù)空間矢量調制和斷續(xù)空間矢量調制的輸出波形的區(qū)別和死區(qū)對兩種波形影響的不同。針對DSP芯片TMS320LF2407A硬件產生的斷續(xù)SVPWM波，提出了根據(jù)電壓矢量和電流矢量的相位關系，通過改變空間矢量作用時間，來改變驅動信號脈沖寬度，對其進行死區(qū)補償?shù)姆椒ā＝o出了基本空間矢量作用時間調整的實現(xiàn)方法，并建立了MATLAB仿真模型，進行仿真研究，仿真結果驗證了補償方法的正確性和有效性。
上傳時間： 2013-06-04
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變電站自動化系統(tǒng)在我國應用發(fā)展十多年來，為保障電網安全經濟運行發(fā)揮了重要作用。但目前也多少存在著二次接線復雜，自動化功能獨立、堆砌，缺少集成應用和協(xié)同操作，數(shù)據(jù)缺乏有效利用等問題。這些問題大多是由變電站整體數(shù)字化水平不高、缺乏能夠完備實現(xiàn)信息標準化和設備之間互操作的變電站通信標準造成的。 電力工業(yè)發(fā)展和市場化改革的深入對供電質量和電網安全經濟運行的要求不斷提高，作為輸配電系統(tǒng)的信息源和執(zhí)行終端，變電站數(shù)字化、信息化的要求越發(fā)迫切，數(shù)字化變電站成為變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。電子式電流/電壓互感器、智能開關等智能化一次設備的誕生使建設數(shù)字化變電站成為可能，高速、可靠和開放的通信網絡以及完備的通信系統(tǒng)標準是數(shù)字化變電站實現(xiàn)的保障，特別是最新頒布的變電站通信網絡與系統(tǒng)的國際標準-IEC 61850為建設數(shù)字化變電站提供了全面規(guī)范。本文以IEC 61850和基于IEC 61850的數(shù)字化變電站通信網絡為研究對象，結合新架構的全網絡化數(shù)字保護平臺與試驗系統(tǒng)研制的具體實踐，展開專門研究，主要內容包括： ◇ IEC 61850的理論分析①揭示了IEC 61850與數(shù)字化變電站的內在關聯(lián)。 ②總結了IEC 61850的內涵，通過分析說明IEC 61850不再是簡單的通信協(xié)議，更多意味的是變電站自動化系統(tǒng)的功能建模方法。 ③歸納了IEC 61850的主要技術特征，包括功能分層的變電站、面向對象的信息模型、功能與通信的解耦、變電站配置語言和面向對象的數(shù)據(jù)自描述等。 ④從“類”的角度入手分析了IEC 61850信息模型，指出信息模型具備了類的共性和特性。以合并單元為例，對信息模型的屬性和服務進行了具體分析。 ◇ IEC 61850的應用研究①從系統(tǒng)和設備兩個層面總結了實踐IEC 61850的一般步驟。 ②分析了采樣值傳輸(SVC)和通用變電站事件(GSE)2類重要的通信服務。 ③研究了核心ACSI、GOOSE、SMV、GSE管理、GSSE，時間及時間同步等通信模型的特殊通信服務映射。 ④討論了信息模型實體的構建方法，即如何讓設備的實際功能、運行機制和數(shù)據(jù)能夠準確和完備的實現(xiàn)設備對應信息模型的所有細節(jié)。IEC 61850沒有對實現(xiàn)標準的具體方法作出規(guī)定，這給各廠商在技術實現(xiàn)上留出了足夠的自由發(fā)揮空間。但同時我們注意到若僅在“形態(tài)”層面上實踐IEC 61850，而不顧及IEC 61850的內涵和應用價值，則可能無法實現(xiàn)IEC 61850的預定目標或使IEC 61850的有益效果大打折扣。出于如此考慮，在提出3種可能的構建方案的基礎上，經過分析從中選擇出作者認為最優(yōu)的方案，并給出了示例。 ◇基于IEC 61850的數(shù)字化變電站通信網絡(CNDS)的研究①在分析以太網介質訪問控制方法的基礎上，針對標準以太網存在延時不確定的問題，總結了提高以太網實時性能的主要措施，并從中選擇出適用于CNDS的措施。 ②分析了CNDS的特征，特別是與同樣基于以太網的一般局域網的區(qū)別，針對CNDS在網絡可靠性和安全性等方面的特殊要求，提出了應對措施和解決方案。 ③提出了過程子網和全站惟一網絡2種組網方案。通過分析各自的特點與實現(xiàn)難度，指出過程子網目前較易實現(xiàn)，而全站惟一網絡將憑借信息高度共享等優(yōu)勢成為CNDS的最終形態(tài)。闡述了VLAN、由交換機實現(xiàn)網絡冗余等組網技術在SAS中的應用方法及IED自身通信冗余的實現(xiàn)方法。 ④歸納了CNDS數(shù)據(jù)流的類型和到達時間規(guī)律：建立了簡單數(shù)據(jù)流模型為表征數(shù)據(jù)流、研究數(shù)據(jù)流業(yè)務特征和分析CNDS性能提供了有用工具；分析了TcP協(xié)議及其運行機制，提出了TcP應用于CNDS的優(yōu)化方法。 ⑤利用OPNET網絡仿真技術，建立了EMAC和TCP/IP仿真節(jié)點模型，對以太網、TCP和交換式以太網的基本特征等進行了仿真研究；依據(jù)CNDS實際承載的功能，建立了過程子網和站級網絡的動態(tài)仿真模型，圍繞網絡延時和端到端延時等網絡性能指標，對不同組網方式和應用功能下的網絡性能進行了考察，得出了具有普遍適用性的結論和建議，為分析解決此類問題提供了通用方法。 ◇可接入CNDS的全網絡化數(shù)字保護平臺與試驗系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)①闡述了一種新架構的、能夠無縫接入CNDS并具有多種運行方式的全網絡化數(shù)字保護平臺與試驗系統(tǒng)的軟硬設計和實現(xiàn)方法。提出了適用于數(shù)字保護的RTOS多任務劃分方法。 ②以饋線保護測控裝置為例，建立了平臺的IEC 61850信息模型。以此為基礎，在平臺內部實現(xiàn)了利用SMV和GOOSE報文傳輸采樣值和開入/開出信息，即實現(xiàn)了遵循IEC 61850的過程層通信，為平臺接入IEC 61850系統(tǒng)和數(shù)字化變電站做好了準備。 ③進行了保護測量功能和過程層通信試驗，驗證了平臺的可用性和過程層通信的可靠性，為類似設計方法在間隔層IED上的應用提供了可信依據(jù)。
上傳時間： 2013-05-28
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高速電機由于轉速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲能、電動工具、空氣壓縮機、分子泵等許多領域得到了廣泛的應用。永磁無刷直流電機由于效率高、氣隙大、轉子結構簡單，因此特別適合高速運行。高速永磁無刷直流電機是目前國內外研究的熱點，其主要問題在于：（1）轉子機械強度和轉子動力學；（2）轉子損耗和溫升。本文針對高速永磁無刷直流電機主要問題之一的轉子渦流損耗進行了深入分析。轉子渦流損耗是由定子電流的時間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導變化所產生的。首先通過優(yōu)化定子結構、槽開口和氣隙長度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導變化所產生的轉子渦流損耗；通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來減小電流時間諧波引起的轉子渦流損耗。其次對轉子充磁方式和轉子動力學進行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統(tǒng)，進行了空載和負載實驗研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結構、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機轉子渦流損耗的影響。對于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺電機的定子結構進行了對比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計及轉子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉子渦流損耗，通過有限元仿真對解析計算結果加以驗證。結果表明：3槽集中繞組結構的電機中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量，該諧波分量在轉子中產生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長度對轉子渦流損耗的影響，在空載和負載狀態(tài)下的研究結果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小，轉子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機轉子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結構優(yōu)于2極3槽結構。 二、高速永磁無刷直流電機額定運行時的電流波形中含有大量的時間諧波分量，其中5次和7次時間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉子角速度相對轉子旋轉，11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉子角速度相對轉子旋轉，這些諧波分量與轉子異步，在轉子保護環(huán)、永磁體和轉軸中產生大量的渦流損耗，是轉子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對轉子渦流損耗的影響，分析表明：永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關，對于本文設計的高速永磁無刷直流電機，當永磁體分塊數(shù)大于12時，永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗；反之，永磁體分塊會使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉子的機械強度，在永磁體表面通常包裹一層高強度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導率的包裹材料對轉子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用，在轉子保護環(huán)和永磁體之間增加一層電導率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會產生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導電性，其產生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量，使永磁體、轉軸以及保護環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對轉子渦流損耗的影響，研究表明轉子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小，當銅環(huán)的厚度達到6次時間諧波的透入深度時，轉子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機尺寸，設計了兩臺電感值不同的高速永磁無刷直流電機，通過研究表明：電感越大，電流變化越平緩，電流的諧波分量越低，轉子渦流損耗越小，因此通過合理地增加繞組電感能有效的降低轉子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機的電磁設計和轉子動力學問題。對比分析了平行充磁和徑向充磁對高速永磁無刷直流電機性能的影響，結果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設計并制作了兩種不同結構的轉子：單端式軸承支撐結構和兩端式軸承支撐結構。對兩種結構進行了轉子動力學分析，實驗研究表明：由于轉子設計不合理，單端式軸承支撐結構的轉子轉速達到40，000rpm以上時，保護環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉子動平衡，導致電機運行失敗，而兩端式軸承支撐結構的轉子成功運行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統(tǒng)，進行了空載和負載實驗研究。對比研究了PWM電流調制和銅屏蔽環(huán)對轉子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉子渦流損耗，使轉子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時的1/2；斬波控制會引入高頻電流諧波分量，使得轉子渦流損耗增加。通過計算繞組反電勢系數(shù)的方法，得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉子永磁體溫度。采用簡化的暫態(tài)溫度場有限元模型分析了轉子溫升，有限元分析和實驗計算結果基本吻合，驗證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
上傳時間： 2013-05-18
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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。隨著信息技術的發(fā)展和電力市場中競爭機制的形成，電子式互感器成為人們研究的熱點；越來越多的新技術被引入到電子式互感器設計中，以提高其工作可靠性，降低運行總成本，減小對生態(tài)環(huán)境的壓力。本文圍繞電子式互感器實用化中的關鍵技術而展開理論與實驗研究，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、低功耗技術和自監(jiān)測功能的實現(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)結構，對每個環(huán)節(jié)的精度和可靠性的要求都很高，嚴重制約了ECT整體性能的提高，影響其實用化。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，在此基礎上設計了一種基于LPCT和PCB空心線圈的組合結構的新型電流傳感器。該結構具有并聯(lián)的特點，結合了這兩種互感器的優(yōu)點，采用數(shù)據(jù)融合算法來處理兩路信號，實現(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。試驗和仿真結果表明，這種新型電流傳感器可以覆蓋較大的電流測量范圍，達到IEC 60044-8標準中關于測量(幅值誤差)、保護(復合誤差)和暫態(tài)響應(峰值)的準確度要求，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、結構和輸出信號等方面與傳統(tǒng)的電壓互感器有很大不同，本文設計了一種可替代10kV電磁式電壓互感器的精密電阻分壓器。通過試驗研究與計算分析，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。測試結果表明，設計的10kV精密電阻分壓器的準確度滿足IEC 60044-7標準要求，可達0.2級。 電子式互感器的關鍵技術之一是內部的數(shù)字化以及其標準化接口，本文以10kV組合型電子式互感器為對象設計了一種實用化的數(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空心線圈的組合結構。本文首先解決了互感器間的同步與傳感器間的內部同步問題，進而依照IEC61850-9-1標準，實現(xiàn)了組合型電子式互感器的100M以太網接口。 電子式電流互感器在高電壓等級的應用研究中，ECT高壓側的電源問題是關鍵技術之一。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電源通過一個特制的電流互感器(取電CT)，直接從高壓側母線電流中獲取電能。在取電CT和整流橋之間設計一個串聯(lián)電感，大大降低了施加在整流橋上的的感應電壓并限制了取電CT的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護后續(xù)電路的作用。激光電源方案以先進的光電轉換器、半導體激光二極管和光纖為基礎，單獨一根上行光纖同時完成供能和控制信號的傳輸，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通過在能量變換電路中增加一個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合使用的組合電源，并設計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。作為綜合應用實例，設計并完成了以LPCT為傳感器、由組合電源供能、采用低功耗技術的高壓電子式電流互感器。互感器高壓側的一次轉換器能夠提供兩路傳感器數(shù)據(jù)通道，并且具有溫度補償和采集通道的自校正功能，在更寬溫度、更大電流范圍內保證了極高的測量精度：互感器低電位端的二次轉換器具有數(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換器，包括同步和校正命令在內的數(shù)據(jù)信號可以通過同一根供能光纖傳送到一次轉換器。該互感器具有在線監(jiān)測功能，這種預防性維護和自檢測功能夠提示維護或提出警告，提高了可靠性。系統(tǒng)測試表明：具有低功耗光纖發(fā)射驅動電路的一次轉換器平均功耗在40mw以下：上行光纖中通信波特率可以達到200kb/s，下行光纖中更是高達2Mb/s；系統(tǒng)準確度同時滿足IEC6044-8標準對0.2S級測量和5TPE級保護電子式互感器的要求。
上傳時間： 2013-06-09
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電流互感器是電力系統(tǒng)中最重要的高壓設備之一。它被廣泛應用于繼電保護、系統(tǒng)監(jiān)測、電力系統(tǒng)分析之中，關系到電力系統(tǒng)的安全性與可靠性。隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量和數(shù)字化方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器很難滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的進一步要求。因此，研究基于計算機技術、現(xiàn)代通信技術及數(shù)字處理技術的以電子式電流互感器(ECT)為代表的、新型的高精度電流互感器成了大勢所趨。在電子式電流互感器的應用研究中，ECT高壓側的電源問題是關鍵技術之一。 本文對國內外電子式電流互感器發(fā)展的現(xiàn)狀進行了描述，并對已有的電子式電流互感器的高壓側供能方式進行了總結。論文根據(jù)本課題組所研究的電子式電流互感器的特點，對電子式電流互感器的高壓側供能系統(tǒng)的設計進行了研究，提出一種將兩種供能方式結合使用的組合電源，并設計了這兩種電源之間的切換方法。 本文首先設計了一種應用于高壓電子式電流互感器的數(shù)字化激光電源，包括大功率激光器的驅動電路、基于16位低功耗單片機MSP430的過流保護電路和恒溫控制電路、輸入電路、顯示電路、以及高壓側變換電路。其供能部分由低電位側的大功率激光光源產生激光輸出，經光纖將激光能量傳輸?shù)竭_高電位側的光電池，再由光電池進行光功率到電功率的光電變換后，形成滿足光電電流互感器傳感頭部分所需的電壓輸出。實驗結果表明，該電源可以提供穩(wěn)定的6V電壓，其功率不少于300mW。 本文又設計了了一種應用于高壓側電子裝置中的CT電源方案：通過一個特制的電流互感器(CT)，直接從高壓側一次母線電流獲取電能，憑借在CT和整流橋之間串聯(lián)的一個電感，大大降低了施加在整流橋上的的感應電壓并限制了CT的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護后續(xù)電路的作用。實驗結果表明，該電源能輸出穩(wěn)定的5V直流電壓，紋波不超過25mV。 最后，本文提出了一種將兩種供能方式結合使用的組合電源，并設計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。
上傳時間： 2013-06-05
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目前，油田的開采都是通過抽油機抽取地下的石油，因此國內油田對抽油機的需求量非常大。然而，據(jù)統(tǒng)計在油田生產成本中約有三分之一為電能消耗，其中抽油機消耗的電能約占總電能消耗的80%。驅動電動機是抽油機消耗電能的主要設備，年耗電量超過百億KWh。所以對抽油機的機械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)進行節(jié)能改造，最大限度地挖掘抽油機的節(jié)電潛力，可帶來相當可觀的經濟效益。 采用超高轉差電機作為抽油機的驅動電機，是現(xiàn)有改進抽油機系統(tǒng)的主要措施之一。這種電動機的特點是轉子電阻較大，起動轉矩得到有效提高，安裝容量得以降低；機械特性軟，遇到換相沖擊載荷時，轉速下降，靠曲柄慣性作用，減速器和電動機的扭矩變化趨于平緩，峰值扭矩明顯降低，從而改善了機、桿、泵的配合，提高了泵的充滿系數(shù)，增加產液量，達到系統(tǒng)節(jié)能的目的。此外，抽油機的工作過程中，驅動電機有時會處于發(fā)電狀態(tài)，對供電網的電能質量造成很大危害。超高轉差率電機能夠有效避免發(fā)電狀態(tài)的出現(xiàn)，從而減小對供電網的沖擊，保證供電質量。 本課題以抽油機節(jié)能改造中驅動電機節(jié)能為出發(fā)點，從超高轉差率電動機的機械特性、起動轉矩等方面，對該類型電動機驅動抽油機的優(yōu)勢進行了理論分析。此外，本文還從能量平衡的角度，以抽油機中的動能平衡理論為基礎分析了電機轉差率對抽油機節(jié)能的影響。 最后，本文結合抽油機運動分析和抽油機曲柄運動曲線，以抽油機載荷系數(shù)為目標函數(shù)，編寫了優(yōu)化計算程序，從而實現(xiàn)了對適合某一井況下抽油機的驅動電機的最優(yōu)轉差率的定量計算，并以此作為設計或者選配超高轉差率電動機的依據(jù)。
上傳時間： 2013-07-07
上傳用戶：greethzhang
在早期階段，直流調速系統(tǒng)在傳動領域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動機在工業(yè)應用領域正在取代直流電動機，交流傳動變得越來越經濟和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動領域的重要組成部分，在工業(yè)、農業(yè)、航空航天等領域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動機以其特點廣泛應用于中小功率傳動場合，成為研究的重要領域。然而，永磁同步電動機具有較大的轉動脈動，而對于這些應用場合，轉矩平滑通常是基本要求。因此，對永磁交流伺服系統(tǒng)的應用，必須考慮其轉矩脈動的抑制問題。本文針對電機傳動系統(tǒng)中參數(shù)變化對電機性能的影響，以永磁同步電機為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識來提高永磁同步電動機的控制性能，借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，對永磁同步電動機的磁場定向控制，參數(shù)辨識，神經網絡和擴展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應用，抑制轉矩脈動，提高系統(tǒng)性能幾個方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動機及其控制系統(tǒng)的基本結構出發(fā)，對通過參數(shù)辨識抑制轉矩脈動進行了較為細致的分析。針對不同情況，通過改進電機的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識方法。主要內容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動機的一般數(shù)學模型。經坐標變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標系和旋轉兩相（d—q）坐標系下永磁同步電動機電壓方程和轉矩方程。 2、分析了永磁同步電動機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。經對永磁同步電動機系統(tǒng)進行分析，推導并建立了id=0控制時整個電機系統(tǒng)的數(shù)學模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應控制原理，設計了一種模型參考自適應控制系統(tǒng)，考慮電機參數(shù)的時變性，對永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機負載轉矩辨識進行了研究，以保持系統(tǒng)的動態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對控制性能進行了驗證，仿真實驗證明這種方法的可行性。 4、人工神經網絡具有很強的學習性能，經過訓練的多層神經網絡能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識提供了一個強有力的工具。本章針對永磁同步電機提出了一種以電機輸出轉速為目標函數(shù)的神經網絡控制方案，同時應用人工神經網絡理論建立和設計了負載轉矩擾動辨識的算法以及相應的控制系統(tǒng)的補償方法，并應用MATLAB軟件進行了計算機仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機輸出轉速為指導值和目標函數(shù)的神經網絡控制方案能有效地提高神經網絡的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動態(tài)響應，具有跟蹤性能好和魯棒性較強等優(yōu)點。 5、電機的參數(shù)會隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進行在線實時辨識。本文利用電機的定子電流、電壓和轉速，采用遞推最小二乘法進行在線參數(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。電機狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項，對電機參數(shù)辨識以后，仍然是非線性方程，為了對電機狀態(tài)方程進行狀態(tài)估計，得到電機的參數(shù)辨識值，本文采用擴展卡爾曼濾波進行狀態(tài)估計，對以上方法的仿真實驗得到了滿意的結果。 6、本文基于數(shù)字電機控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，通過軟件實現(xiàn)擴展卡爾曼濾波對電阻和磁鏈的估計，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驗結果，證明擴展卡爾曼濾波算法對電阻和磁鏈的實時估計是很準確的，由此構成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)性能。
標簽： 電機 傳動系統(tǒng) 參數(shù)辨識
上傳時間： 2013-07-28
上傳用戶：鳳臨西北
隨著微電子和計算機技術的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的金屬探測系統(tǒng)也正向著新的方向進行快速更新和發(fā)展。金屬探測器最初主要應用于工礦探測和軍用探雷，現(xiàn)在已經廣泛應用于旅行安檢以及食品、紡織、木材、玩具、藥品等生產加工行業(yè)的質量安全檢測。在科學技術不斷進步及金屬探測器在社會生活中的作用不斷凸現(xiàn)的時代背景下，怎樣提升和完善金屬探測儀器的性能，已經成為本領域一個亟待解決的課題。 本課題的目的是設計一種雙頻率工作的數(shù)字式金屬探測系統(tǒng)，可以同時以較高的精度檢測到鐵磁性和非鐵磁性金屬，從工作模式上徹底改變普通金屬探測器檢測種類單一和精度不高的現(xiàn)狀。該檢測系統(tǒng)采用多通道同步數(shù)字頻率合成(DDS)技術產生正弦信號源，通過電渦流傳感器檢測金屬異物。系統(tǒng)以TMS320LF2407為數(shù)據(jù)處理中心，利用自學習算法來實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的自動調整，并設計了良好的人機對話界面，提高金屬探測器的可讀性和可操作性。 本文從金屬檢測的理論分析和雙頻金屬探測器的設計兩個方面做了具體闡述。理論分析部分從電磁場的角度論述了金屬物質的幅度和相位特性，并得出了檢測頻率與不同金屬的檢測靈敏度存在相關性的結論。文中把系統(tǒng)設計分為三大部分：檢測系統(tǒng)的工作原理和總體構造、系統(tǒng)硬件設計、系統(tǒng)軟件設計。第一部分主要闡述了整個系統(tǒng)的工作原理以及實現(xiàn)方案；硬件設計部分從檢測電路和控制電路兩個方面入手，詳細敘述了發(fā)射、接收、解調電路以及電渦流傳感器的設計過程，并著重介紹了DSP、單片機等主要芯片的接口電路設計，包括基于RS-485的SCI串口通信的硬件電路設計；軟件設計部分主要闡述了在CCS、u-Visin集成環(huán)境下DSP系統(tǒng)和人機對話系統(tǒng)的程序流程，并敘述了系統(tǒng)自學習方法的實現(xiàn)過程，最后著重分析了SCI串口通信的軟件實現(xiàn)方法。 文中最后整理了系統(tǒng)測試的實驗結果。通過實驗分析可知，采用雙頻工作的金屬探測器對鐵磁性和非鐵磁性金屬都有較高的檢測精度。整個系統(tǒng)的可讀性與可操作性較好，易于擴展升級、性價比高，具有良好的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：bruce
近年來，由于能源危機和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動態(tài)性能好壞，直接決定汽車動力系統(tǒng)的響應速度。本文主要致力于對DC/DC變換器在不同控制策略下的動態(tài)性能進行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時域的動態(tài)性能指標以及二者之間的關系。當系統(tǒng)受到外部干擾較小時，采用頻域分析方法，對Buck和Boost變換器進行了小信號建模，并對其在不同線性補償網絡控制作用下的動態(tài)性能進行對比分析。當系統(tǒng)受到較大干擾時，采用時域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號建模方法，并對PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng)，應用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對這一問題，引入了模糊—PI控制，將其應用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細介紹了模糊-PI控制器的設計過程，并對設計的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進行建模與仿真。最后，通過實驗對比驗證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動態(tài)性能最好的控制策略之一，可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關知識，推導了其應用于Buck和Boost變換器的理論基礎。設計出針對不同被控對象和工作狀態(tài)的控制策略，對每種控制策略通過仿真分析驗證其有效性。就滑模控制存在的靜差問題、抖振問題和變頻問題均提出了行之有效的解決方案。快速響應特性
上傳時間： 2013-08-01
上傳用戶：yw14205
