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
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變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用發(fā)展十多年來，為保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。但目前也多少存在著二次接線復(fù)雜，自動(dòng)化功能獨(dú)立、堆砌，缺少集成應(yīng)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(shí)現(xiàn)信息標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備之間互操作的變電站通信標(biāo)準(zhǔn)造成的。 電力工業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)化改革的深入對(duì)供電質(zhì)量和電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。電子式電流/電壓互感器、智能開關(guān)等智能化一次設(shè)備的誕生使建設(shè)數(shù)字化變電站成為可能，高速、可靠和開放的通信網(wǎng)絡(luò)以及完備的通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)的保障，特別是最新頒布的變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)-IEC 61850為建設(shè)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(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，結(jié)合新架構(gòu)的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)與試驗(yàn)系統(tǒng)研制的具體實(shí)踐，展開專門研究，主要內(nèi)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(nèi)在關(guān)聯(lián)。 ②總結(jié)了IEC 61850的內(nèi)涵，通過分析說明IEC 61850不再是簡(jiǎn)單的通信協(xié)議，更多意味的是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能建模方法。 ③歸納了IEC 61850的主要技術(shù)特征，包括功能分層的變電站、面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ汀⒐δ芘c通信的解耦、變電站配置語(yǔ)言和面向?qū)ο蟮臄?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(duì)信息模型的屬性和服務(wù)進(jìn)行了具體分析。 ◇ IEC 61850的應(yīng)用研究①?gòu)南到y(tǒng)和設(shè)備兩個(gè)層面總結(jié)了實(shí)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(wù)。 ③研究了核心ACSI、GOOSE、SMV、GSE管理、GSSE，時(shí)間及時(shí)間同步等通信模型的特殊通信服務(wù)映射。 ④討論了信息模型實(shí)體的構(gòu)建方法，即如何讓設(shè)備的實(shí)際功能、運(yùn)行機(jī)制和數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確和完備的實(shí)現(xiàn)設(shè)備對(duì)應(yīng)信息模型的所有細(xì)節(jié)。IEC 61850沒有對(duì)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的具體方法作出規(guī)定，這給各廠商在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上留出了足夠的自由發(fā)揮空間。但同時(shí)我們注意到若僅在“形態(tài)”層面上實(shí)踐IEC 61850，而不顧及IEC 61850的內(nèi)涵和應(yīng)用價(jià)值，則可能無法實(shí)現(xiàn)IEC 61850的預(yù)定目標(biāo)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(gòu)建方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)過分析從中選擇出作者認(rèn)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(wǎng)絡(luò)(CNDS)的研究①在分析以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)存在延時(shí)不確定的問題，總結(jié)了提高以太網(wǎng)實(shí)時(shí)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(wǎng)的一般局域網(wǎng)的區(qū)別，針對(duì)CNDS在網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性等方面的特殊要求，提出了應(yīng)對(duì)措施和解決方案。 ③提出了過程子網(wǎng)和全站惟一網(wǎng)絡(luò)2種組網(wǎng)方案。通過分析各自的特點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)難度，指出過程子網(wǎng)目前較易實(shí)現(xiàn)，而全站惟一網(wǎng)絡(luò)將憑借信息高度共享等優(yōu)勢(shì)成為CNDS的最終形態(tài)。闡述了VLAN、由交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余等組網(wǎng)技術(shù)在SAS中的應(yīng)用方法及IED自身通信冗余的實(shí)現(xiàn)方法。 ④歸納了CNDS數(shù)據(jù)流的類型和到達(dá)時(shí)間規(guī)律：建立了簡(jiǎn)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(wù)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(yùn)行機(jī)制，提出了TcP應(yīng)用于CNDS的優(yōu)化方法。 ⑤利用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，建立了EMAC和TCP/IP仿真節(jié)點(diǎn)模型，對(duì)以太網(wǎng)、TCP和交換式以太網(wǎng)的基本特征等進(jìn)行了仿真研究；依據(jù)CNDS實(shí)際承載的功能，建立了過程子網(wǎng)和站級(jí)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)仿真模型，圍繞網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和端到端延時(shí)等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，對(duì)不同組網(wǎng)方式和應(yīng)用功能下的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了考察，得出了具有普遍適用性的結(jié)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(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)與試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)①闡述了一種新架構(gòu)的、能夠無縫接入CNDS并具有多種運(yùn)行方式的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)與試驗(yàn)系統(tǒng)的軟硬設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。提出了適用于數(shù)字保護(hù)的RTOS多任務(wù)劃分方法。 ②以饋線保護(hù)測(cè)控裝置為例，建立了平臺(tái)的IEC 61850信息模型。以此為基礎(chǔ)，在平臺(tái)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了利用SMV和GOOSE報(bào)文傳輸采樣值和開入/開出信息，即實(shí)現(xiàn)了遵循IEC 61850的過程層通信，為平臺(tái)接入IEC 61850系統(tǒng)和數(shù)字化變電站做好了準(zhǔn)備。 ③進(jìn)行了保護(hù)測(cè)量功能和過程層通信試驗(yàn)，驗(yàn)證了平臺(tái)的可用性和過程層通信的可靠性，為類似設(shè)計(jì)方法在間隔層IED上的應(yīng)用提供了可信依據(jù)。
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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與傳統(tǒng)的徑向磁通圓柱式電機(jī)相比，軸向磁通的盤式無鐵心永磁同步電機(jī)有著許多明顯的優(yōu)點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，加工及裝配費(fèi)用低，電機(jī)運(yùn)行可靠，不需勵(lì)磁電流，提高了電機(jī)的效率和功率密度。盤式電機(jī)永磁化是一種發(fā)展趨勢(shì)，而稀土材料是其首選的永磁材料。我國(guó)已研制出盤式永磁同步電機(jī)，但還處于試制階段，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，還有許多研究課題亟待解決。 本文主要針對(duì)該電機(jī)的氣隙磁密進(jìn)行分析，對(duì)影響氣隙磁密的各種因素展開了研究。具體內(nèi)容如下： 1) 回顧了永磁電機(jī)的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和主要應(yīng)用，對(duì)永磁材料的性能及選取、聚磁技術(shù)、電機(jī)磁場(chǎng)計(jì)算所需理論和有限元軟件進(jìn)行了介紹。 2) 將電機(jī)內(nèi)的電磁場(chǎng)、有限元軟件和盤式無鐵心永磁電機(jī)特殊結(jié)構(gòu)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出了近二十個(gè)有限元計(jì)算程序，組成一個(gè)針對(duì)盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的計(jì)算軟件包，由這些計(jì)算程序出發(fā)，對(duì)盤式無鐵心永磁同步電機(jī)進(jìn)行一系列仿真分析計(jì)算。 在繪制氣隙磁密三維分布圖時(shí)，由于有限元軟件在繪圖方面的限制，需要將氣隙磁密數(shù)據(jù)從有限元軟件中導(dǎo)出到文本文件，再由其它數(shù)學(xué)工具進(jìn)行氣隙磁密的三維圖形繪制。在這一過程中由于導(dǎo)出數(shù)據(jù)格式與繪圖工具所需數(shù)據(jù)格式不能兼容，還需要對(duì)導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于有限元軟件導(dǎo)出的數(shù)據(jù)量很大，如果對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行人工整理將增加大量的工作量，所以作者在研究過程中，針對(duì)導(dǎo)出數(shù)據(jù)的特點(diǎn)編寫了一個(gè)Vb數(shù)據(jù)處理程序，使數(shù)據(jù)處理工作得到大大簡(jiǎn)化。 3) 在上述建立的軟件包的基礎(chǔ)上，對(duì)基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電機(jī)進(jìn)行了一系列系統(tǒng)分析，其中包括三維開域磁場(chǎng)分析、永磁體厚度對(duì)電機(jī)氣隙磁密的影響及分析、永磁體寬度變化時(shí)氣隙磁場(chǎng)分析、采用不同角度Halbach陣列時(shí)的氣隙磁密分析、不同半徑處氣隙磁密分析，為在電機(jī)設(shè)計(jì)過程中永磁體的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 4) 在對(duì)盤式無鐵心永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)進(jìn)行詳盡的分析的基礎(chǔ)之上，本文提出了對(duì)該電機(jī)的新設(shè)計(jì)方案，并就此方案進(jìn)行了建模分析，結(jié)果表明，此新方案所得到的氣隙磁密比原結(jié)構(gòu)的氣隙磁密更為理想。此外，還對(duì)新模型從定性的角度進(jìn)行了渦流損耗分析，分析表明其結(jié)構(gòu)有利于減小渦流損耗。
標(biāo)簽： 永磁電機(jī) 損耗分析 磁場(chǎng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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能源和環(huán)境的雙重壓力、電子技術(shù)與控制理論的飛速發(fā)展使得柴油機(jī)控制能夠采用電子控制技術(shù)，并成為柴油機(jī)控制的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車牽引用的柴油機(jī)(12V240ZJ6E)，主要研究其電控單體泵的電子控制技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了電控單體泵在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的電子控制，為最終降低內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)在輕載工況下的燃油消耗率并改善其排放打下基礎(chǔ)。在以下三方面展開研究工作： 首先，根據(jù)柴油機(jī)的燃油噴射原理，深入研究高壓燃油在泵-管-嘴系統(tǒng)中的傳遞規(guī)律，分析燃油噴射系統(tǒng)的各種電子控制方式，結(jié)合我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)改造的現(xiàn)狀并參考國(guó)內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例，確定采用“電控單體泵系統(tǒng)”方案。針對(duì)性地分析電控單體泵的特性，總結(jié)出電控單體泵的控制規(guī)律。 其次，設(shè)計(jì)電控單體泵的高速大流量電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊，其性能直接影響電磁閥的響應(yīng)特性。通過計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比的方法獲得不同驅(qū)動(dòng)電壓、不同續(xù)流回路情況時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，找出最優(yōu)電路參數(shù)和控制參數(shù)。用于多缸柴油機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊可以修正各單體泵噴油特性的差異。 第三，設(shè)計(jì)凸輪軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量模塊。采集安裝于凸輪軸上的測(cè)速齒輪的脈沖信號(hào)，計(jì)算凸輪軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和相位，并對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)測(cè)，為查找脈譜表以確定噴油定時(shí)和噴油量奠定基礎(chǔ)。凸輪軸轉(zhuǎn)速的預(yù)測(cè)方法為“相鄰區(qū)間+自適應(yīng)參數(shù)修正”。 最后，設(shè)計(jì)控制電路，以數(shù)字信號(hào)處理器為主控芯片。在數(shù)字信號(hào)處理器中完成柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量和電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖生成。由于內(nèi)燃機(jī)車上的電磁環(huán)境比較惡劣，采用了抗干擾措施。 通過上述工作，掌握了電控單體泵系統(tǒng)的基本特性，完成了電子控制單元主要電路的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)凸輪軸的測(cè)速和電磁閥的控制。電子控制單元在電控單體泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，測(cè)速準(zhǔn)確、電磁閥驅(qū)動(dòng)及其控制方式合理，為后續(xù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 內(nèi)燃機(jī) 車用 柴油機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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交流電機(jī)，特別是異步籠型電機(jī)，因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，價(jià)格便宜等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，其調(diào)速方法同趨成熟，而交流調(diào)速的最理想方法還是變頻調(diào)速。隨著工業(yè)需求的快速增長(zhǎng)，高壓大功率成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，但是在中高壓大功率調(diào)速領(lǐng)域，大都采用電動(dòng)機(jī)定速運(yùn)行。 直到20世界末采用全控型電力電子器件的高壓大功率交流變頻調(diào)速產(chǎn)品誕生，大功率傳動(dòng)領(lǐng)域巨大節(jié)能需求得到釋放。多電平功率變換技術(shù)可以使耐壓值較低的全控型電力電子器件可靠應(yīng)用于高壓大功率領(lǐng)域，并有效減少PWM控制產(chǎn)生的高次諧波。當(dāng)前，級(jí)聯(lián)式多電平功率變換電路在高壓電機(jī)調(diào)速和電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償領(lǐng)域已獲得實(shí)際應(yīng)用。 本課題以10kV，250kW高壓變頻器為背景，主要研究級(jí)聯(lián)式多電平高壓變頻器在異步電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用。在對(duì)高壓變頻器工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的同時(shí)，對(duì)主電路進(jìn)行諧波改善分析。高壓變頻器很難做成通用變頻器，所以最好設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的高壓變頻電機(jī)。通過對(duì)這種新型電機(jī)設(shè)計(jì)的研究，更好地發(fā)揮了變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在本課題中，還采用了MATLAB7.0/Simulink6.0仿真軟件，對(duì)功率單元移相多重化進(jìn)行了仿真，為進(jìn)一步的研究做準(zhǔn)備。 依照本課題的研究，最終目的是為高壓變頻器在異步電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用作結(jié)構(gòu)優(yōu)化，器件搭配的指導(dǎo)，并在運(yùn)行過程中通過調(diào)試和仿真提供不斷改善的最佳方案。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)作為降低城市汽車尾氣污染、減少油耗和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的行業(yè)新技術(shù)，前景十分廣闊，日益受到人們的關(guān)注，其開發(fā)也成為新的熱點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是HEV的核心部分，其性能的優(yōu)劣很大程度上決定了車輛的動(dòng)態(tài)性能，因此對(duì)其進(jìn)行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文主要研究混合動(dòng)力車用交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)，以高性能的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心，采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制(FOC)算法，設(shè)計(jì)了一種基于DSP的交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器。主要研究?jī)?nèi)容如下： 首先，在分析國(guó)內(nèi)外研究狀況和比較幾種常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合HEV對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性要求，選擇交流異步電機(jī)作為HEV的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制技術(shù)作為系統(tǒng)開發(fā)方案。 其次，以交流異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)建立了轉(zhuǎn)子磁鏈位置的電流計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流分量的有效解耦。結(jié)合矢量控制理論及電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)給出了混合動(dòng)力車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 最后，以一臺(tái)5kw異步電機(jī)作為控制對(duì)象，搭建了系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)控制電路以TMS32OLF2407A DSP為核心，由電流、電壓及速度等檢測(cè)模塊和CAN總線通信模塊組成。系統(tǒng)以CCS2集成開發(fā)環(huán)境為平臺(tái)，采用匯編語(yǔ)言編程，設(shè)計(jì)了基于DSP的矢量控制具體的軟件實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化的HEV驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。論文給出了驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的調(diào)試結(jié)果并進(jìn)行了分析。 實(shí)驗(yàn)表明該控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快，電壓利用率高，動(dòng)態(tài)性能好，能夠滿足HEV對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能的要求，對(duì)開發(fā)出低成本、高性能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 混合動(dòng)力 車用 矢量控制
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動(dòng)機(jī)，交流傳動(dòng)變得越來越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動(dòng)場(chǎng)合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，而對(duì)于這些應(yīng)用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制問題。本文針對(duì)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識(shí)來提高永磁同步電動(dòng)機(jī)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(tái)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)定向控制，參數(shù)辨識(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)通過參數(shù)辨識(shí)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對(duì)不同情況，通過改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識(shí)方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動(dòng)基于磁場(chǎng)定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對(duì)控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對(duì)永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)辨識(shí)的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識(shí)。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，該方法不需要觀測(cè)的磁鏈信號(hào)，消除了磁鏈觀測(cè)和參數(shù)辨識(shí)的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對(duì)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)以后，仍然是非線性方程，為了對(duì)電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)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(tái)，通過軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場(chǎng)定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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模擬ic設(shè)計(jì)經(jīng)典的入門教程，分析很透徹，適合初學(xué)者進(jìn)行系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)模擬電路的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工作者，也可當(dāng)作設(shè)計(jì)參考
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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隨著能源危機(jī)日趨嚴(yán)重，新能源的開發(fā)與節(jié)能技術(shù)的研究日趨迫切，而新型儲(chǔ)能元件—超級(jí)電容器的應(yīng)用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲(chǔ)能器件，超級(jí)電容器擁有其它儲(chǔ)能器件無法比擬的優(yōu)點(diǎn)—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長(zhǎng)。但由于其額定電壓很低，一般為1V～3V，因此使用時(shí)需多節(jié)串聯(lián)以達(dá)到實(shí)用電壓值，而電容單體參數(shù)不一致必然導(dǎo)致單體電壓不平衡。長(zhǎng)此以往，勢(shì)必嚴(yán)重影響超級(jí)電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)與工作原理入手，詳細(xì)闡述了其各種特性，分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路，確定了適合能量回收系統(tǒng)中超級(jí)電容組的電壓均衡策略，提出了如下兩種方法： 一種是運(yùn)用飛渡電容轉(zhuǎn)移能量的思想，在飛渡電容與超級(jí)電容器之間加入DC/DC變換器，對(duì)超級(jí)電容器恒流充放電，保證了電壓均衡電路快速性。 針對(duì)超級(jí)電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問題，本文采用了新型開關(guān)電源芯片LTC3425及LTC3418實(shí)現(xiàn)了恒流輸出，仿真及試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法，該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構(gòu)成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級(jí)電容器串聯(lián)組平均電壓值，使得對(duì)低于平均電壓值的超級(jí)電容器充電非常方便。此方法以較低成本實(shí)現(xiàn)了電壓均衡目的，并通過仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量?jī)?nèi)部轉(zhuǎn)移來完成電壓均衡，達(dá)到了較高的均衡效率，適合用于能量回收系統(tǒng)中超級(jí)電容組的電壓均衡。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機(jī)械、微動(dòng)力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個(gè)領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來了較大的難度。由于靜電驅(qū)動(dòng)的原理簡(jiǎn)單使其成為MEMS器件中機(jī)械動(dòng)作的主要來源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機(jī)械加速度計(jì)、微機(jī)械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場(chǎng)仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)MEMS的開發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計(jì)具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細(xì)分析了靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器的各參數(shù)對(duì)所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動(dòng)位移的關(guān)系；并對(duì)靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場(chǎng)進(jìn)行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對(duì)微諧振器動(dòng)態(tài)特性的各個(gè)模態(tài)進(jìn)行仿真分析，并計(jì)算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)叉指式微機(jī)械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細(xì)地分析了與叉指狀微機(jī)械陀螺儀性能指標(biāo)－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學(xué)科優(yōu)化模型并對(duì)其進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)。將遺傳算法和差分進(jìn)化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化相結(jié)合，證實(shí)了遺傳算法和差分進(jìn)化算法在MEMS系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)梳齒式微加速度計(jì)特性的影響，在對(duì)梳齒式微加速度計(jì)各個(gè)學(xué)科的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)分別建立相對(duì)獨(dú)立的優(yōu)化模型，采用差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。證實(shí)了差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和采用多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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