超聲波電機(jī)是上個(gè)世紀(jì)八十年代逐步發(fā)展起來(lái)的新型微電機(jī)。它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)的電磁馬達(dá)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無(wú)電磁干擾、動(dòng)作相應(yīng)快、運(yùn)行無(wú)噪聲、無(wú)輸入時(shí)能自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域要比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多。目前，旋轉(zhuǎn)型超聲波電機(jī)，尤其是環(huán)形行波型超聲波電機(jī)，在工業(yè)、辦公、過(guò)程自動(dòng)化等領(lǐng)域的伺服系統(tǒng)中作為直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器得到廣泛的關(guān)注。 本論文主要研究并設(shè)計(jì)了用于超聲波電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)的小型控制系統(tǒng)。其目的是針對(duì)市場(chǎng)需要，提供給用戶一種價(jià)格較低、體積小、性能指標(biāo)適中，操作簡(jiǎn)便，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位，速度可調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)控制器。 控制器的核心為MSP430F167。課題對(duì)外圍檢測(cè)、控制、驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行相關(guān)的研究和設(shè)計(jì)，并按照控制器的需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件。最后給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，速度曲線較為理想，達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)要求。 系統(tǒng)總結(jié)了超聲波電機(jī)的發(fā)展、特點(diǎn)、分類，通過(guò)與傳統(tǒng)電磁電機(jī)的對(duì)比給出了超聲波電機(jī)的廣闊的應(yīng)用前景。在此基礎(chǔ)上，指出了超聲波電機(jī)研究的發(fā)展方向，明確了本文的研究?jī)?nèi)容。 總結(jié)了環(huán)形行波型超聲波電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)了環(huán)形行波型超聲波電機(jī)調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅(qū)動(dòng)逆變電路的優(yōu)缺點(diǎn)。 本課題設(shè)計(jì)了基于超聲波電機(jī)的控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路。首先，提出了本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想及目的；其次，介紹了本設(shè)計(jì)的控制器硬件電路具體設(shè)計(jì)過(guò)程以及調(diào)頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方式。然后，詳細(xì)介紹了該控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，包括上位機(jī)軟件、下位機(jī)軟件以及通訊部分。詳細(xì)闡述了在本控制系統(tǒng)中的調(diào)速、定位原理。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了該小型控制系統(tǒng)的有效性。
標(biāo)簽： 超聲波 電機(jī) 控制驅(qū)動(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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本文針對(duì)我國(guó)當(dāng)今大型倉(cāng)庫(kù)、大型糧庫(kù)的監(jiān)測(cè)與控制現(xiàn)狀，進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，采用較為實(shí)用和先進(jìn)的單片微型機(jī)控制系統(tǒng)，運(yùn)用溫度傳感器和濕度傳感器對(duì)溫度、濕度的敏感性設(shè)計(jì)了一種基于多級(jí)通訊總線的糧庫(kù)溫、濕度自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括通訊控制總站以及下位機(jī)的設(shè)計(jì)。操作人員可以通過(guò)向通訊控制總站發(fā)送命令，提取下位機(jī)溫、濕度數(shù)據(jù)，下位機(jī)實(shí)現(xiàn)溫、濕度檢測(cè)；同時(shí)可以查看歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行糧情分析和糧庫(kù)管理等一系列操作。 溫濕度的測(cè)量和控制系統(tǒng)通常被認(rèn)為是一項(xiàng)較為簡(jiǎn)單的控制技術(shù)，但是由于濕敏元件的穩(wěn)定性差，壽命短等問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中能正常運(yùn)行的不多，除非建立有嚴(yán)格的管理制度，而且管理人員的綜合素質(zhì)要達(dá)到一定的要求。所以，本文重點(diǎn)分析了濕敏傳感測(cè)量的機(jī)制，選型和技術(shù)措施。在研究了多種濕度傳感器性能的基礎(chǔ)上選用了合適的濕度傳感器，這是本設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。本設(shè)計(jì)還有一個(gè)重點(diǎn)，用CPLD設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)和顯示部分。 本設(shè)計(jì)研制的上位機(jī)采用PC機(jī)，通過(guò)RS-232接口與轉(zhuǎn)換器相連，轉(zhuǎn)換器通過(guò)RS-485總線連接下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室與現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)通信。每臺(tái)下位機(jī)位于各糧倉(cāng)內(nèi)，需要監(jiān)測(cè)256路的溫、濕度信號(hào)，為了能實(shí)現(xiàn)共256路溫濕度的數(shù)據(jù)采集工作，本設(shè)計(jì)中用CPLD設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)，每次只采集一路數(shù)據(jù)送入到單片機(jī)中去；另外，本設(shè)計(jì)的顯示部分也獨(dú)特的選用了CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)。正常情況下上位機(jī)每4小時(shí)向下位機(jī)發(fā)布一次檢測(cè)信號(hào)(同時(shí)在任何時(shí)刻也可監(jiān)控某個(gè)糧倉(cāng)的溫濕度情況)，下位機(jī)利用PICl6F877單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)中128路溫度和128路濕度的測(cè)控。 該糧倉(cāng)溫、濕度測(cè)控系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，成本低，數(shù)據(jù)傳輸效率高，可靠性好。它不儀可以應(yīng)用于糧庫(kù)的監(jiān)控管理，而且也可推廣到其他監(jiān)控領(lǐng)域，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用前景越來(lái)越廣闊，有較大的研究?jī)r(jià)值，對(duì)其電磁性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計(jì)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無(wú)刷直流電機(jī)，尤其是高速永磁電機(jī)的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)和樣機(jī)制造和實(shí)驗(yàn)等做了大量的工作： 對(duì)電機(jī)的磁路進(jìn)行分析設(shè)計(jì)：從磁路結(jié)構(gòu)入手，分析了定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的各種結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場(chǎng)路結(jié)合的分析計(jì)算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉(zhuǎn)子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電路進(jìn)行分析：從電機(jī)磁場(chǎng)分析入手，根據(jù)齒磁通分析計(jì)算了電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；根據(jù)此電動(dòng)勢(shì)的波形，推導(dǎo)了三相六狀態(tài)控制時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的電路計(jì)算模型，重點(diǎn)推導(dǎo)了電動(dòng)勢(shì)平頂寬度小于120度電角度時(shí)的電路模型，指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因，該模型考慮了電感對(duì)高速電機(jī)性能的影響；給出了基于能量攝動(dòng)法計(jì)算繞組電感的方法。 高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來(lái)計(jì)算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準(zhǔn)確計(jì)算高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)的鐵耗是困擾電機(jī)工作者的一個(gè)難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計(jì)算模型，進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮電機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對(duì)鐵耗的影響的鐵耗計(jì)算模型，其各項(xiàng)損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過(guò)回歸計(jì)算得到。通過(guò)實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，表明此計(jì)算模型有較高的準(zhǔn)確度。隨著電機(jī)內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個(gè)重要問(wèn)題，為了了解電機(jī)內(nèi)的溫度分部，防止局部過(guò)熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡(luò)法永磁無(wú)刷直流電機(jī)的溫升計(jì)算模型，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行了溫升計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和實(shí)際測(cè)量基本一致。 本文確立了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電磁計(jì)算方法，建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)的效率進(jìn)行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機(jī)，通過(guò)對(duì)優(yōu)化前后的方案做出樣機(jī)并進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化后測(cè)量損耗有了較大的減小。 對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究：位置檢測(cè)技術(shù)、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問(wèn)題，它們都對(duì)電機(jī)的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機(jī)中的安裝應(yīng)用；功率管壓降對(duì)起動(dòng)電流、功率的影響問(wèn)題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對(duì)電機(jī)電流，輸出性能的影響，提出適當(dāng)提前換相有利于電機(jī)出力。 做出永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，主要包括高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)、內(nèi)置式永磁無(wú)刷直流電機(jī)、高壓永磁無(wú)刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)、性能分析、樣機(jī)制作、實(shí)驗(yàn)分析等。建構(gòu)了對(duì)樣機(jī)進(jìn)行發(fā)電機(jī)測(cè)試、電動(dòng)機(jī)測(cè)試、損耗測(cè)量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)在測(cè)試時(shí)使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機(jī)鐵耗和機(jī)械損耗，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果基本一致。 總之，通過(guò)對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無(wú)刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)理論和分析方法，并通過(guò)樣機(jī)的制造和實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步的驗(yàn)證了這些理論和方法的準(zhǔn)確性，這對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有很好的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流電機(jī) 性能分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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礦井高壓電網(wǎng)多以6KV 供電為主，高壓防爆開(kāi)關(guān)成為了井下供電系統(tǒng)的最為關(guān)鍵的設(shè)備之一。近年來(lái)，由于煤礦開(kāi)采中因電氣保護(hù)失控而引發(fā)事故的增長(zhǎng)，國(guó)家對(duì)井下供電系統(tǒng)的可靠性、安全性的要求越來(lái)越高，因而采用現(xiàn)代化新技術(shù)對(duì)礦井下高壓控制設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新被提到了一個(gè)重要的高度。隨著微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，以單片機(jī)為核心的高壓開(kāi)關(guān)智能綜合保護(hù)技術(shù)，能夠較好地完成對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行處理，增強(qiáng)和增加了保護(hù)的功能，其應(yīng)用對(duì)于提高供電質(zhì)量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護(hù)都具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)雙CPU 的保護(hù)控制系統(tǒng)，雙CPU 結(jié)構(gòu)就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強(qiáng)型51 單片機(jī)STC89C58RD+進(jìn)行分工合作并行處理，前者作為從CPU 完成各種保護(hù)功能，后者作為主CPU 完成參數(shù)的整定、顯示、數(shù)據(jù)下放以及PROFIBUS 通訊擴(kuò)展。既能充分利用DSP 的高速數(shù)據(jù)處理性能，提高保護(hù)動(dòng)作特性； 同時(shí)，在不影響數(shù)據(jù)處理的情況下又?jǐn)U展了人機(jī)界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的主要故障的電氣特征，并有針對(duì)性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護(hù)、相敏短路保護(hù)和絕緣監(jiān)視保護(hù)，然后分析了采樣原理和算法，確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結(jié)合的采樣計(jì)算方法。此外，針對(duì)系統(tǒng)可能遇到的各種干擾，在硬件、軟件兩方面進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)。最后通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了系統(tǒng)對(duì)線路故障具有可靠的動(dòng)作特性。 該保護(hù)控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、動(dòng)作可靠，簡(jiǎn)單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來(lái)了極大方便，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)、保護(hù)、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關(guān)立項(xiàng)項(xiàng)目“礦用高壓隔爆開(kāi)關(guān)智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)”來(lái)進(jìn)行地研究。
標(biāo)簽： 開(kāi)關(guān) 保護(hù) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對(duì)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求的日益提 高，近年來(lái)數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，主要表現(xiàn)為精度越來(lái)越高， 傳輸?shù)乃俣仍絹?lái)越快。但是各種基于ISA、PCI 等總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存 在著安裝麻煩、受計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制、可擴(kuò)展性 差等缺陷，嚴(yán)重的制約了它們的應(yīng)用范圍。USB 總線的出現(xiàn)很好的解決了 上述問(wèn)題，它是1995 年INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM 等公司為解決傳 統(tǒng)總線的不足而推出的一種新型串行通信標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)高速傳輸?shù)男?要，2004 年4月，這些公司在原來(lái)1.1 協(xié)議的基礎(chǔ)上制定了USB2.0 傳輸 協(xié)議，使傳輸速度達(dá)到了480Mb/s。該總線具有安裝方便、高帶寬、易擴(kuò) 展等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)。 以高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSPs）為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)近 年來(lái)發(fā)展迅速，并獲得了廣泛的應(yīng)用。TMS320C6713 是德州儀器公司 （ Texas Instrument ） 推出的浮點(diǎn)DSPs ， 其峰值處理能力達(dá)到了 1350MFLOPS，是目前國(guó)際上性能最高的DSPs 之一。同時(shí)該DSPs 接口豐 富，擴(kuò)展能力強(qiáng)，非常適合于做主控芯片。 基于TMS320C6713 和USB2.0，本文設(shè)計(jì)了一套多路實(shí)時(shí)信號(hào)采集系 統(tǒng)。該設(shè)計(jì)充分利用了高速數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6713 和USB 芯片 CY7C68001 的各種優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了傳輸速度快，采樣精度高，易于擴(kuò)展，接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在本文中詳細(xì)討論了各種協(xié)議和功能模塊的設(shè)計(jì)。本文 的設(shè)計(jì)主要分為硬件部分和軟件部分，其中硬件部分包括模擬信號(hào)輸入 模塊，AD 數(shù)據(jù)采集模塊，USB 模塊，所有的硬件模塊都在TMS320C6713 的協(xié)調(diào)控制下工作，軟件部分包括DSP 程序和PC 端程序設(shè)計(jì)。總的設(shè)計(jì) 思想是以TMS320C6713為核心，通過(guò)AD 轉(zhuǎn)換，將采集的數(shù)據(jù)傳送給 TMS320C6713 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)USB 接口傳送到上位 機(jī)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文的主要工作是設(shè)計(jì)與開(kāi)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(cè)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(cè)、速度檢測(cè)、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(chǎng)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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隔離升壓DC-DC變換器在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電以及超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡(jiǎn)稱IBFBC)為研究對(duì)象，針對(duì)隔離升壓型變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、起動(dòng)問(wèn)題、隔離變壓器漏感問(wèn)題、軟開(kāi)關(guān)問(wèn)題和輸入電感磁復(fù)位問(wèn)題等進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，解決了這一類拓?fù)渌灿屑夹g(shù)問(wèn)題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓?fù)渥澹治霰容^了各種拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，確定了以IBFBC為研究對(duì)象。對(duì)IBFBC進(jìn)行了詳細(xì)的穩(wěn)態(tài)分析和小信號(hào)建模分析，為其分析、設(shè)計(jì)和搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了電路理論基礎(chǔ)。 理論上分析了IBFBC起動(dòng)時(shí)存在電流沖擊的原因。提出了二種數(shù)字化軟起動(dòng)方案，該方案對(duì)主電路進(jìn)行了改造，利用DSP能靈活產(chǎn)生PWM波的特點(diǎn)采用了新的控制策略，成功實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的軟起動(dòng)。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷電壓尖峰的原因，采用了有源箝位的方法，有效的解決電壓尖峰問(wèn)題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略，提出了一種控制型軟PWM方法，在不增加主電路元器件的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制PWM的發(fā)生方法，實(shí)現(xiàn)了有源箝位功率開(kāi)關(guān)管和橋臂功率開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復(fù)位問(wèn)題。在正常停機(jī)時(shí)提出了一種數(shù)字化軟停止的方法，控制變換器由Boost工作狀態(tài)逐漸過(guò)渡到Buck工作狀態(tài)，讓輸入電感存儲(chǔ)的能量逐漸釋放掉，最后停止工作。對(duì)于故障保護(hù)停機(jī)，采用了繞組磁復(fù)位的方法，把輸入電感設(shè)計(jì)成反激式變換器形式，突然停機(jī)時(shí)，電感中存儲(chǔ)的能量通過(guò)反激式繞組釋放到輸出端，這樣保護(hù)了變換器不會(huì)損壞。 給出了主電路關(guān)鍵器件參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了以DSP-TMS320F2407為核心的數(shù)字控制單元，編寫了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺(tái)輸出功率5KW，輸入電壓直流24V，輸出電壓直流300V的IBFBC,通過(guò)全面的性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析和仿真結(jié)果。 本文立足于IBFBC的關(guān)鍵技術(shù)要求，并充分考慮工程應(yīng)用中的實(shí)際因素，進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，為實(shí)際系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，并已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電壓源型PWM逆變器在當(dāng)前的工業(yè)控制中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在其應(yīng)用領(lǐng)域中，交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制是其很重要的組成部分。在PWM逆變器的控制過(guò)程中，設(shè)置死區(qū)是為了避免逆變器的同一橋臂的兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件發(fā)生直通短路。盡管死區(qū)時(shí)間很短，然而當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率很高或輸出電壓很低時(shí)，死區(qū)將使逆變器輸出電壓波形發(fā)生很大畸變，進(jìn)而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的電流發(fā)生畸變，電機(jī)附加損耗增加，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)加大，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的控制性能降低，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，需要對(duì)逆變器的死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償。本文針對(duì)連續(xù)空間矢量調(diào)制提出了一種改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法；針對(duì)斷續(xù)空間矢量調(diào)制提出了通過(guò)改變空間矢量作用時(shí)間，來(lái)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖寬度的補(bǔ)償方法，并對(duì)這兩種方法進(jìn)行了理論分析和仿真研究。 本文首先詳細(xì)分析了死區(qū)時(shí)間對(duì)逆變器輸出電壓和電流的影響，以及功率開(kāi)關(guān)器件寄生電容對(duì)輸出電壓的影響。其次對(duì)已提出的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法進(jìn)行了理論分析，該方法先計(jì)算出補(bǔ)償電壓，再對(duì)由零電流鉗位現(xiàn)象引起的補(bǔ)償電壓極性錯(cuò)誤進(jìn)行校正，極性校正的參考量為d軸補(bǔ)償電壓的幅值，然而補(bǔ)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(shí)參考量為變化量的缺點(diǎn)，而且該方法只適用于id=0的控制方式，適用性較差。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的補(bǔ)償方法，改進(jìn)后的方法是先對(duì)由零電流鉗位現(xiàn)象引起的電流極性錯(cuò)誤進(jìn)行校正，然后再計(jì)算補(bǔ)償電壓的大小，電流極性校正時(shí)的參考量為三相電流極性函數(shù)轉(zhuǎn)化到γ-坐標(biāo)系的函數(shù)sγ的幅值，sγ的幅值與補(bǔ)償電壓大小無(wú)關(guān)為恒定值，而且適用于任何控制方式，適應(yīng)性強(qiáng)。再次把改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法應(yīng)用到PMSM矢量控制系統(tǒng)中，采用MATLAB和Pspice兩種方法進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的有效性。對(duì)兩種仿真結(jié)果的對(duì)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(diào)制和斷續(xù)空間矢量調(diào)制的輸出波形的區(qū)別和死區(qū)對(duì)兩種波形影響的不同。針對(duì)DSP芯片TMS320LF2407A硬件產(chǎn)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(guān)系，通過(guò)改變空間矢量作用時(shí)間，來(lái)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖寬度，對(duì)其進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)姆椒ā＝o出了基本空間矢量作用時(shí)間調(diào)整的實(shí)現(xiàn)方法，并建立了MATLAB仿真模型，進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的正確性和有效性。
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高以及新的變電站通信標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的正式頒布，研究新型數(shù)字保護(hù)裝置已經(jīng)變的刻不容緩。本論文圍繞設(shè)計(jì)和研制一套能符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)下變電站應(yīng)用的新型數(shù)字保護(hù)裝置這一課題，主要研究以太網(wǎng)通信在數(shù)字保護(hù)中應(yīng)用的可行性并參與設(shè)計(jì)基于雙網(wǎng)冗余的高速以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)，在基于網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)上移植嵌入式操作系統(tǒng)Vxworks，討論基于VxWorks的微機(jī)保護(hù)任務(wù)的劃分并詳細(xì)介紹了實(shí)現(xiàn)饋線保護(hù)的功能和試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。 論文開(kāi)始概述了目前國(guó)內(nèi)外數(shù)字繼電保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀并簡(jiǎn)單分析了變電站自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IEC61850，對(duì)未來(lái)保護(hù)裝置發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，明確了微機(jī)繼電保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向。本課題組研制的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)裝置則充分的考慮了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)分層的意義和未來(lái)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，其研究對(duì)變電站改造和建設(shè)符合lEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)有重要意義。 論文首先分析數(shù)字式繼電保護(hù)裝置硬件平臺(tái)的發(fā)展過(guò)程，介紹了基于以太網(wǎng)通信技術(shù)的通用網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)構(gòu)想，并說(shuō)明了全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)。全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)采用模件化設(shè)計(jì)，整個(gè)裝置具體功能模件包括交流變換模件、數(shù)據(jù)采集模件、數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯處理模件、開(kāi)入開(kāi)出模件、以太網(wǎng)Hub模件、電源模件以及人機(jī)接口模件。 其次，概述以太網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn)，并分析以太網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的可行性。根據(jù)提高以太網(wǎng)通信實(shí)時(shí)性的研究現(xiàn)狀，介紹雙網(wǎng)冗余高速以太網(wǎng)通信方案的實(shí)現(xiàn)，特別詳細(xì)闡述了基于以太網(wǎng)控制芯片LAN91Clll的以太網(wǎng)通信接口的設(shè)計(jì)，給出LAN91C111的初始化、以太網(wǎng)通信發(fā)送模塊以及以太網(wǎng)通信中斷接受模塊的流程。 再次，分析了在繼電保護(hù)產(chǎn)品軟件系統(tǒng)中應(yīng)用前后臺(tái)系統(tǒng)和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的區(qū)別，闡明在繼電保護(hù)硬件平臺(tái)上應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks的優(yōu)勢(shì)。并重點(diǎn)闡述在嵌入式處理器AT91RM9200上移植VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的過(guò)程。 論文分析了數(shù)字繼電保護(hù)軟件任務(wù)劃分的基本原則，合理劃分?jǐn)?shù)字保護(hù)的任務(wù)和任務(wù)優(yōu)先級(jí)，并通過(guò)調(diào)試工具WindView驗(yàn)證任務(wù)調(diào)度的正確性。詳細(xì)的介紹網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)饋線保護(hù)的具體功能和保護(hù)邏輯，最后通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，證明裝置各項(xiàng)性能優(yōu)越。 最后，對(duì)本論文所開(kāi)展的工作作了總結(jié)，并對(duì)進(jìn)一步研究的方向進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： 嵌入式 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 保護(hù)裝置
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文首先簡(jiǎn)述了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展和研究重點(diǎn)，介紹了異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的不同控制策略，詳細(xì)論述了異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的基本原理：異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換、矢量控制的基本方程式、轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)方法、矢量控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等，并重點(diǎn)分析了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的基本原理、控制算法以及在TMS320LF2407中的實(shí)現(xiàn)方法。 從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，本文設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了一套以DSP芯片TMS320LF2407為核心的有速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，并給出了硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)的功率電路采用電壓型的交-直-交變壓變頻結(jié)構(gòu)，由整流電路、濾波電路及智能功率模塊IPM(PM15RSH120)逆變電路構(gòu)成；控制電路以DSP芯片TMS320LF2407為核心，加上PWM信號(hào)發(fā)生電路、定子電流檢測(cè)電路、直流母線電壓檢測(cè)電路、智能功率模塊驅(qū)動(dòng)電路、速度檢測(cè)電路、系統(tǒng)保護(hù)電路等，構(gòu)成了功能齊全的異步電機(jī)全數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)。 在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)無(wú)速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了有益的探索。提出了改進(jìn)的電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型，消除了電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型中純積分環(huán)節(jié)所固有的漂移問(wèn)題和積累誤差對(duì)實(shí)際系統(tǒng)性能的影響。在傳統(tǒng)型參考自適應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)中原有的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用一個(gè)具有在線學(xué)習(xí)能力的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代，提出一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)方法，并給出了速度估計(jì)器的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法。最后對(duì)基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)速估計(jì)的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的性能。
標(biāo)簽： 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 異步電機(jī) 轉(zhuǎn)速
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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