永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機(jī)械換相，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，從而使電機(jī)運(yùn)行性能存在缺陷，限制了它在精密傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)如何減小和抑制自控式永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)這一問題，提出了一種混合控制策略：利用原有的六個(gè)離散位置信號(hào)，在三三導(dǎo)通控制策略的基礎(chǔ)上，融入矢量控制策略，使得電機(jī)在運(yùn)行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，來實(shí)現(xiàn)近似正弦波電流驅(qū)動(dòng)，可以在不增加系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，較好地抑制電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其正確性，其主要內(nèi)容如下： 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理，給出了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機(jī)及控制系統(tǒng)的仿真模型，并給出了仿真和實(shí)驗(yàn)波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)主電路、驅(qū)動(dòng)模塊、電流檢測、過壓保護(hù)等電路作了詳細(xì)的介紹，對(duì)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，搭建了整個(gè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。 第四章介紹了常規(guī)的矢量控制技術(shù)，提出了一種混合控制策略的新方法：利用霍爾位置傳感器的六個(gè)位置信號(hào)，使得電機(jī)在運(yùn)行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，從而達(dá)到控制器簡單、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運(yùn)行性能。 第五章在前幾章分析的基礎(chǔ)上，完整給出了混合控制策略的軟件編程方法，并按照模塊化的思想，把軟件分成多個(gè)獨(dú)立模塊，并重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速計(jì)算、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算、sinθ和cosθ的計(jì)算、PWM輸出等幾個(gè)部分，并給出實(shí)驗(yàn)波形驗(yàn)證其可行性。
標(biāo)簽： 直流無刷電機(jī) 方法研究 驅(qū)動(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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以“混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”和“電動(dòng)座椅控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”作為實(shí)際應(yīng)用背景，分析了兩種不同種類電動(dòng)機(jī)的原理特性和控制方法，闡述了這兩個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)過程，研究了單片機(jī)在這兩個(gè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，進(jìn)一步挖掘了單片機(jī)在電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力。 文中分兩個(gè)部分分別對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。在混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)部分，介紹了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性和控制方法，建立了仿真模型并對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各主要的運(yùn)行特性進(jìn)行了仿真研究，著重?cái)⑹隽瞬竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)多步距角控制、斬波恒流控制和升降頻控制等控制功能，以及上位機(jī)控制軟件的實(shí)現(xiàn)過程。電動(dòng)座椅控制系統(tǒng)部分，首先闡述了無刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性，建立了仿真模型并對(duì)先進(jìn)PID控制方法在無刷直流電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行了仿真研究，著重闡述了位置記憶功能的實(shí)現(xiàn)過程。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)合理可行，圓滿的完成了既定的開發(fā)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了所有的預(yù)定功能，且運(yùn)行性能良好?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)可以通過上位機(jī)和控制面板分別控制，可以驅(qū)動(dòng)不同種類的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)且具備多種控制功能。電動(dòng)座椅控制系統(tǒng)將無刷直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用到了電動(dòng)座椅領(lǐng)域，且實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)座椅的智能化。這些也正是本文的創(chuàng)新之處。另外，結(jié)構(gòu)化的硬件設(shè)計(jì)方法及模塊化的軟件設(shè)計(jì)法使得系統(tǒng)具有較好的通用性和可擴(kuò)展性。
標(biāo)簽： 單片機(jī) 電機(jī) 運(yùn)動(dòng)控制
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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本課題是國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目“微型燃?xì)廨啓C(jī)一高速發(fā)電機(jī)分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機(jī)的體積小、功率密度大和效率高，正在成為電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。高速電機(jī)的主要特點(diǎn)有兩個(gè)：一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率，由此決定了不同于普通電機(jī)的高速電機(jī)特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對(duì)高速永磁電機(jī)的機(jī)械與電磁特性及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，主要包括以下內(nèi)容： 首先，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析。根據(jù)永磁體抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的特點(diǎn)，提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強(qiáng)度合金鋼護(hù)套的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體與護(hù)套之間采用過盈配合，用護(hù)套對(duì)永磁體施加的靜態(tài)預(yù)壓力抵消高速旋轉(zhuǎn)離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使永磁體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)仍承受一定的壓應(yīng)力，從而保證永磁轉(zhuǎn)子的安全運(yùn)行?；趶椥粤W(xué)厚壁筒理論與有限元接觸理論，建立了新型高速永磁轉(zhuǎn)子應(yīng)力計(jì)算模型，確定了護(hù)套和永磁體之間的過盈量，計(jì)算了永磁體和護(hù)套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度計(jì)算方法已應(yīng)用于高速永磁電機(jī)的樣機(jī)設(shè)計(jì)。 其次，進(jìn)行了高速永磁轉(zhuǎn)子的剛度分析和磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算。基于電磁場理論分析了磁力軸承支承的各向同性，利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計(jì)算了磁力軸承的線性支承剛度，在對(duì)高速電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化的基礎(chǔ)上建立了磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，采用有限元法計(jì)算了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計(jì)算方法設(shè)計(jì)的1臺(tái)采用磁力軸承的高速電機(jī)，已成功實(shí)現(xiàn)60000r/min的運(yùn)行。 再次，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)的定子設(shè)計(jì)，提出了一種新型環(huán)形繞組結(jié)構(gòu)。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個(gè)槽中，而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個(gè)槽中，不但增加了定子表面的通風(fēng)散熱面積，使冷卻氣流直接冷卻定子繞組，更為重要的是，解決了傳統(tǒng)2極電機(jī)繞組端部軸向過長的難題，使轉(zhuǎn)子軸向長度大為縮短，從而增加了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后，采用場路耦合以及解析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析計(jì)算了高速永磁電機(jī)的損耗和溫升，并對(duì)高速永磁發(fā)電機(jī)的電磁特性進(jìn)行了仿真。高速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小和功率密度大，然而隨之而來的缺點(diǎn)是單位體積的損耗大，以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)高速電機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計(jì)算高速電機(jī)的高頻鐵耗，對(duì)定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件，進(jìn)行了不同頻率和不同軋制方向的導(dǎo)磁性能和損耗系數(shù)測定。然后采用場路耦合的方法，分析計(jì)算了高速電機(jī)的定子鐵耗和銅耗、轉(zhuǎn)子護(hù)套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)磨損耗。在損耗分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算了高速電機(jī)的溫升。最后，設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了初步的試驗(yàn)研究。測量了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行時(shí)的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動(dòng)勢波形。通過與仿真結(jié)果的對(duì)比，部分驗(yàn)證了高速永磁電機(jī)理論分析和設(shè)計(jì)方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出一種高速永磁電機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，為進(jìn)一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著人類生活水平的提高，人們對(duì)能源的需求也日益提高。太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，具有儲(chǔ)量大、利用經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。因此，太陽能的利用越來越受到人們的重視，而太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。在不久的將來，太陽能光伏利用的主要形式將是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。高性能的數(shù)字信號(hào)處理器芯片(DSP)的出現(xiàn)，使得一些先進(jìn)的控制策略應(yīng)用于光伏并網(wǎng)的控制成為可能。 一套基本的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般是由太陽能電池板、太陽能控制器和逆變器構(gòu)成。其中，太陽能控制器和逆變器是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心部分，本文針對(duì)如何提高太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，從建模仿真方面對(duì)具有最大功率點(diǎn)跟蹤的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。首先，概述了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成，介紹了目前我國太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。其次，使用MATLAB中的POWER SYSTEM BLOCKSETS 工具軟件建立了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型，并進(jìn)行了仿真，給具體的硬件設(shè)計(jì)提供了極為有效的幫助。再次，通過比較幾種常用的DC/DC 變換器的工作原理，提出利用推挽式DC/DC 變換器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析后建立了推挽式DC/DC 變換器的仿真模型。MPPT(最大功率點(diǎn)跟蹤)是光伏系統(tǒng)中經(jīng)常遇見的問題。本文詳細(xì)地分析了常用的幾種MPPT 方案，并提出了幾種新的MPPT 方案。分析了基于DSP 芯片(TMS320F240)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)思想。采用電網(wǎng)電壓前饋和電流跟蹤技術(shù),建立了相關(guān)的控制模型,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)電流正弦化和單位功率因數(shù)。最后本文結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)給出了SPWM的設(shè)計(jì)方案和軟件流程圖。
標(biāo)簽： DSP 光伏并網(wǎng) 逆變系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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隨著我國電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，高壓開關(guān)柜以其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)工作量小、適合于頻繁操作等特點(diǎn)，受到廣大用戶歡迎，并成為高壓開關(guān)向無油化發(fā)展的一大主流。近年來，隨著電力系統(tǒng)不斷向大容量、高電壓、小型化發(fā)展，40.5kV高壓開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中也得到普遍的采用。絕緣問題是電力設(shè)備穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的重要影響因素之一，并且絕緣也是高壓電器設(shè)備中的薄弱環(huán)節(jié)，高壓開關(guān)柜故障中很大一部分就是由于絕緣破壞而造成的。因此如何能夠合理的配置母線、真空斷路器及其它電器元件，得到較佳的絕緣配合和設(shè)計(jì)，達(dá)到具有高度可靠的絕緣性能，保證高壓開關(guān)柜在配電系統(tǒng)中安全運(yùn)行，且有較小的安裝空間，是開關(guān)柜設(shè)計(jì)中一個(gè)值得研究的重要問題。 在計(jì)算機(jī)模擬電場分布的求解中，有限元方法以其剖分簡便易行、可適用于多種介質(zhì)和較高的計(jì)算效率，已成為電磁場問題求解的主要方法之一。ANSYS是有限元計(jì)算方法的代表軟件，通過對(duì)模型特征參數(shù)化，使用用戶參數(shù)化設(shè)計(jì)語言(APDL)，可以進(jìn)一步提高分析效率，使得整個(gè)分析過程自動(dòng)、通用。 本文從實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)入手，根據(jù)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了三維電場數(shù)值計(jì)算模型，在滿足技術(shù)條件要求的基礎(chǔ)上，通過采用電場的數(shù)值仿真分析及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，描述了40．5kv高壓開關(guān)柜配電系統(tǒng)接地開關(guān)相間及接地柜中全場域電場分布情況，確定了接地開關(guān)在不同情況下的電場分布、變化情況，通過理論的計(jì)算和分析，對(duì)產(chǎn)品的絕緣進(jìn)行了校核與驗(yàn)證，進(jìn)而得到合理的布置結(jié)構(gòu)和達(dá)到最佳的絕緣配合，為實(shí)際產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
標(biāo)簽： 高壓開關(guān)柜 電場 分
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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高中壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設(shè)備，用高中壓斷路器保護(hù)電力系統(tǒng)至今已經(jīng)歷了一段漫長歷史。從最初的油斷路器發(fā)展到壓縮空氣斷路器，再到目前作為無油化開關(guān)的真空斷路器和SF6斷路器。其中真空斷路器以其小型化和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，已在高中壓領(lǐng)域得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。作為真空斷路器的核心部件，真空滅弧室的研究和開發(fā)顯得尤為重要。 真空滅弧室的小型化是國外關(guān)注的問題，我國很多相關(guān)的研究所和高等院校都曾作過不少研制工作，研究的方向是采用各種縱向磁場結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室和尋求新的觸頭材料。由于縱向磁場結(jié)構(gòu)的電極開斷能力強(qiáng)，在額定短路開斷電流、設(shè)計(jì)裕度和工藝水平相同的情況下，縱向磁場的電極比橫向磁場的電極小得多。因此，采用縱向磁場結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室可以縮小整體尺寸。 本設(shè)計(jì)從真空滅弧室的具體模型出發(fā)，應(yīng)用ANSYS8.1的電磁場分析軟件，對(duì)600A的真空滅弧室觸頭間的縱磁場進(jìn)行計(jì)算與分析，可得到接近實(shí)際的動(dòng)、靜觸頭電流流向矢量分布圖，線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度與線圈幾何尺寸的關(guān)系，觸頭開距對(duì)磁場分布的影響及電弧在不同位置時(shí)的受力分析等。由不同線圈截面積與縱磁磁場強(qiáng)度的關(guān)系分布，可得出在分?jǐn)嚯娏鞑蛔兊那闆r下，線圈愈小磁場強(qiáng)度愈強(qiáng)。由觸頭開距與磁場強(qiáng)度的關(guān)系，可見觸頭間距越小，兩觸頭間越能獲得較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。對(duì)真空滅弧室極問磁場分布以及電弧在觸頭上不同位置受力進(jìn)行分析，結(jié)果表明隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度變小，電弧受力也相對(duì)的變小。 通過ANSYS仿真分析，為真空斷路器滅弧室的設(shè)計(jì)提供了比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。進(jìn)而使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)建立在較為科學(xué)的基礎(chǔ)上，為產(chǎn)品實(shí)際研制提供理論依據(jù)。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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電力變壓器的渦流損耗及其在電力變壓器中造成的局部過熱問題是電力變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算中的一個(gè)關(guān)鍵問題。電力變壓器的容量越大，漏磁場就越強(qiáng)，渦流損耗也就越大，以及由渦流損耗造成的局部過熱問題也就越突出。因此，如何解決這一問題就顯得至關(guān)重要。 文中首先介紹了電力變壓器渦流損耗與溫升計(jì)算的意義和目的，并論述了電力變壓器漏磁場、溫度場問題的國內(nèi)外研究概況。本文應(yīng)用電力變壓器和有限元的基本理論，使用大型通用有限元分析軟件Ansys對(duì)變壓器的磁場和溫度場進(jìn)行分析與計(jì)算。首先建立電力變壓器三維分析模型，對(duì)電力變壓器的三維漏磁場進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，得出了繞組及結(jié)構(gòu)件上的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，并對(duì)繞組中的軸向漏磁場及輻向漏磁場進(jìn)行了分析對(duì)比。在此基礎(chǔ)上計(jì)算了由變壓器漏磁場引起的結(jié)構(gòu)件渦流損耗，并把計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，結(jié)果基本吻合，說明了計(jì)算結(jié)果的正確性及用Ansys軟件仿真分析的可行性。根據(jù)磁場分析的結(jié)果給出了減小各結(jié)構(gòu)件漏磁場和渦流損耗的方法，分析了在油箱壁上安裝電磁屏蔽和對(duì)拉板開槽的作用。 在計(jì)算出繞組及結(jié)構(gòu)件中渦流損耗的基礎(chǔ)上，對(duì)電力變壓器進(jìn)行了磁—流—熱耦合場分析，采用間接耦合的方法將磁場得出的焦耳熱作為流場分析的載荷，使流場與溫度場進(jìn)行耦合，得出繞組及結(jié)構(gòu)件上的溫度場分布。應(yīng)用相關(guān)理論對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行了分析以及提出了降低溫度的方法。論文最后使用VB語言編制了變壓器磁場、溫度場分析的仿真軟件界面，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化建模，加載，并可以從結(jié)果數(shù)據(jù)庫中提出結(jié)果數(shù)據(jù)。
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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電動(dòng)摩托車具有零排放、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，是真正的綠色環(huán)保輕型交通工具，它以方便j快捷等特點(diǎn)被越來越多的人們所接受，成為大中城市公共交通的理想補(bǔ)充。而無刷直流電動(dòng)機(jī)以其控制簡單、可靠性高、輸出轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，被大量地用作電動(dòng)摩托車驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本文主要研究基于AVR單片機(jī)的電動(dòng)摩托車控制技術(shù)。 首先，分析了電動(dòng)摩托車的發(fā)展趨勢，以及無刷直流電動(dòng)機(jī)能在電動(dòng)摩托車驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的原因，并探討了電動(dòng)摩托車無刷直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制方法。 其次，在分析無刷直流電動(dòng)機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，確立了通過PWM調(diào)節(jié)改變電樞電壓的大小來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的控制策略。 第三，采用ATMEL公司的ATmega88單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)了包括電流檢測與保護(hù)、位置信號(hào)檢測、功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)、電源轉(zhuǎn)換和電壓采樣與欠壓保護(hù)等一系列硬件電路，充分利用了ATmega88單片機(jī)成本低、功能豐富、運(yùn)算能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，簡化了控制電路，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，降低了控制成本。 第四，采用C語言編寫了控制程序，完善了控制功能，實(shí)現(xiàn)了軟、硬件控制方法的結(jié)合。使用ICC-AVR集成開發(fā)環(huán)境和SL-ISP在線編程，降低了開發(fā)成本；采用模塊化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)控制程序，提高了程序的可維護(hù)性。完成的功能模塊主要包括啟動(dòng)與換相模塊、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊、過電流與堵轉(zhuǎn)保護(hù)模塊、欠電壓保護(hù)模塊和定速巡航模塊等。 最后，對(duì)開發(fā)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠、實(shí)時(shí)性好，證明ATmega88單片機(jī)適合用作電動(dòng)摩托車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制芯片。
標(biāo)簽： 電動(dòng)摩托車 無刷直流 控制方法
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機(jī)。本文針對(duì)超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術(shù)相對(duì)比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對(duì)象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測試、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識(shí)模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內(nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢,重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對(duì)行波超聲波電機(jī)測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測試控制平臺(tái)。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對(duì)行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí),將必要的參數(shù)讀取出來進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對(duì)電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測試,可以分析驅(qū)動(dòng)頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對(duì)電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識(shí)中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識(shí)若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個(gè)關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識(shí)模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對(duì)行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對(duì)常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)非線性和時(shí)變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動(dòng)頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對(duì)控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計(jì)了位置--速度雙環(huán)(串級(jí))控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過對(duì)已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡化,設(shè)計(jì)和研制了具有實(shí)用化價(jià)值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對(duì)核磁成像設(shè)備而設(shè)計(jì)的行波超聲波電機(jī)隨動(dòng)控制系統(tǒng)中,同時(shí)嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺(tái)。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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本文的主要工作是設(shè)計(jì)與開發(fā)了用于機(jī)床主軸直接驅(qū)動(dòng)的全數(shù)字化永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)，并利用該平臺(tái)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。 首先，詳細(xì)闡述了坐標(biāo)變換理論，根據(jù)永磁同步電動(dòng)機(jī)的本體結(jié)構(gòu)推導(dǎo)了其在各坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，深入研究了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對(duì)空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的基本原理和特性進(jìn)行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機(jī)系統(tǒng)的仿真模型。整個(gè)仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測量模塊、坐標(biāo)變換模塊、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結(jié)果驗(yàn)證了矢量控制和SVPWM技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)的可行性，同時(shí)為系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性和減小轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，采用DSP TMS320F2812為核心進(jìn)行了永磁同步電動(dòng)機(jī)全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件包括電流檢測、速度檢測、顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路、主電路和系統(tǒng)保護(hù)電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實(shí)現(xiàn)，采用基于id=0的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方法，完成對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的解耦控制。速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用常規(guī)PI控制算法，逆變器采用SVPWM控制策略。同時(shí)，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖，包括系統(tǒng)初始化程序、速度和電流調(diào)節(jié)程序、SVPWM的實(shí)現(xiàn)以及功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)等子程序等。 最后，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做了大量深入的實(shí)驗(yàn)研究工作，并對(duì)試驗(yàn)波形做了深入分析。結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應(yīng)速度快，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行平穩(wěn)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足主軸直接驅(qū)動(dòng)要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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