風(fēng)能是可再生能源，世界各國越來越重視風(fēng)能的開發(fā)和利用。國內(nèi)外學(xué)者也開始研究高效率永磁電機在風(fēng)力發(fā)電上的應(yīng)用。在山東省科技廳資助下，本文研究了一種新型結(jié)構(gòu)的雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其高運行效率和特殊的電機結(jié)構(gòu)，使其在小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中存在著巨大優(yōu)勢。本文主要研究的內(nèi)容如下： 第一部分首先給出了雙轉(zhuǎn)子永磁電機的基本結(jié)構(gòu)、等效磁路、工作原理，然后對雙轉(zhuǎn)子永磁電機電樞反應(yīng)電感參數(shù)進行計算。 第二部分對雙轉(zhuǎn)子永磁電機的空載感應(yīng)電勢進行解析計算和有限元分析驗證。首先通過引入相對比磁導(dǎo)函數(shù)，給出了雙轉(zhuǎn)子永磁電機考慮齒槽效應(yīng)時定子表面的磁場分布，并給出了相應(yīng)的波形。然后采用矢量合成法推導(dǎo)了空載感應(yīng)電勢的表達式，為了驗證空載電勢解析法的正確性，本文采用有限元法對其分析計算。通過比較得出：解析法和有限元法吻合很好。最后，針對雙轉(zhuǎn)子電機的特殊結(jié)構(gòu)，提出了三種改善電勢波形的方法，并利用解析法對其進行分析，證明了這幾種措施的可行性。 第三部分針對halbach磁體電機在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的潛在優(yōu)勢，主要研究了halbach磁體結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子電機的電勢和齒槽轉(zhuǎn)矩。首先給出了halbach陣列的基本原理，采用有限元法分析了halbach磁體結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子電機的磁場分布及空載電勢波形，并對其進行了諧波分析。最后利用能量的虛位移法推導(dǎo)了雙轉(zhuǎn)子電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，對于halbach磁體雙轉(zhuǎn)子電機，提出了三種減小轉(zhuǎn)矩脈動的方法，并通過有限元分析進行了比較，證明了這幾種措施的可行性。 第四部分對雙轉(zhuǎn)子電機的設(shè)計進行了分析，提出了先分別設(shè)計內(nèi)外電機再統(tǒng)一調(diào)整的設(shè)計方法，最后設(shè)計制作了樣機，給出了樣機圖片。并對樣機進行試驗，測量不同轉(zhuǎn)速下電機的空載電勢波形，電機的電勢-轉(zhuǎn)速曲線，電機的負(fù)載電壓-電流特性曲線，并測量了電樞反應(yīng)電感數(shù)值，通過對比可以得出：試驗值、解析值和有限元值吻合很好。
標(biāo)簽： 轉(zhuǎn)子 風(fēng)力發(fā)電機
上傳時間： 2013-08-04
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超聲波電機(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機。本文針對超聲波電機及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術(shù)相對比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機TUSM60為研究實例,在特性測試、動穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實現(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)外超聲波電機特別是行波超聲波電機控制技術(shù)的發(fā)展趨勢,重點論述了行波超聲波電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的研究進展。 介紹行波超聲波電機的基本結(jié)構(gòu),并從該電機的主要理論基礎(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定子質(zhì)點的運動方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點,分析了行波超聲波電機的運行機理。 根據(jù)對行波超聲波電機測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對行波超聲波電機進行控制的同時,將必要的參數(shù)讀取出來進行分析和研究。為行波超聲波電機瞬態(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)。 對電機的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進行的測試,可以分析驅(qū)動頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對電機輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進一步對行波超聲波電機的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對實驗數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機工作范圍內(nèi),辨識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)進行二維或三維擬合,可以得到一個關(guān)于行波超聲波電機傳遞函數(shù)的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機非線性和時變性的適應(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,并利用模糊控制對控制方法的有效性進行了驗證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實現(xiàn)了電機高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進和簡化,設(shè)計和研制了具有實用化價值行波超聲波電機控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對核磁成像設(shè)備而設(shè)計的行波超聲波電機隨動控制系統(tǒng)中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時間： 2013-07-13
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高速電機由于轉(zhuǎn)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無刷直流電機由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(nèi)外研究的熱點，其主要問題在于：（1）轉(zhuǎn)子機械強度和轉(zhuǎn)子動力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子渦流損耗進行了深入分析。轉(zhuǎn)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(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、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(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子渦流損耗。其次對轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動力學(xué)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(fù)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(jié)構(gòu)、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對解析計算結(jié)果加以驗證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子中產(chǎn)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(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 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(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗，是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對轉(zhuǎn)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(guān)，對于本文設(shè)計的高速永磁無刷直流電機，當(dāng)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(zhuǎn)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(dǎo)率的包裹材料對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，研究表明轉(zhuǎn)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(dāng)銅環(huán)的厚度達到6次時間諧波的透入深度時，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機尺寸，設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機的電磁設(shè)計和轉(zhuǎn)子動力學(xué)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(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對兩種結(jié)構(gòu)進行了轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析，實驗研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子動平衡，導(dǎo)致電機運行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)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(fù)載實驗研究。對比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對轉(zhuǎn)子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗，使轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實驗計算結(jié)果基本吻合，驗證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無刷直流 電機轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時間： 2013-05-18
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隨著微電子和計算機技術(shù)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(yīng)用于工礦探測和軍用探雷，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于旅行安檢以及食品、紡織、木材、玩具、藥品等生產(chǎn)加工行業(yè)的質(zhì)量安全檢測。在科學(xué)技術(shù)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(jīng)成為本領(lǐng)域一個亟待解決的課題。 本課題的目的是設(shè)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(shù)產(chǎn)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(xué)習(xí)算法來實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的自動調(diào)整，并設(shè)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(shè)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(zhì)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(guān)性的結(jié)論。文中把系統(tǒng)設(shè)計分為三大部分：檢測系統(tǒng)的工作原理和總體構(gòu)造、系統(tǒng)硬件設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)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(shè)計部分從檢測電路和控制電路兩個方面入手，詳細(xì)敘述了發(fā)射、接收、解調(diào)電路以及電渦流傳感器的設(shè)計過程，并著重介紹了DSP、單片機等主要芯片的接口電路設(shè)計，包括基于RS-485的SCI串口通信的硬件電路設(shè)計；軟件設(shè)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(xué)習(xí)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(jié)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(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)正在各個行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，而FPGA技術(shù)的不斷成熟改變了通常采用并行計算機或數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例?？删幊踢壿嬈骷?FPGA)憑借其較低的開發(fā)成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開發(fā)周期等特點，在圖像處理系統(tǒng)中有獨特的優(yōu)勢。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)解決方案，并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心，設(shè)計開發(fā)了圖像采集處理的軟硬件綜合系統(tǒng)。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統(tǒng)功能的設(shè)計方案。硬件電路上，系統(tǒng)設(shè)計了三塊電路板：FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡，其中通過I2C總線對采集卡的工作模式進行配置，在采集模塊控制下，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲到SDRAM；根據(jù)VGA顯示原理及其時序關(guān)系，設(shè)計了VGA顯示輸出控制模塊，合成了VGA工作的控制信號，又根據(jù)VGA顯示器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，合成VGA接口的水平和幀同步信號。邏輯硬件上，應(yīng)用SOPCBuilder工具生成了FPGA內(nèi)部的邏輯硬件功能模塊，定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口，系統(tǒng)各模塊間通過Avalon總線連接起來。軟件部分，在NiosII內(nèi)核處理器上實現(xiàn)了彩色圖像顏色空間轉(zhuǎn)換、二值化、形態(tài)學(xué)腐蝕處理及其目標(biāo)定位等算法。實驗結(jié)果證明了本文提出的方案及算法的正確性，可行性。
標(biāo)簽： FPGA 圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-05
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開發(fā)與利用新能源是我國21世紀(jì)的重要能源戰(zhàn)略。風(fēng)能是一種“取之不盡，用之不竭”、環(huán)境友好的可持續(xù)性能源，已受到了越來越廣泛的重視，并成為發(fā)展最快的新型能源。但是風(fēng)電具有間歇性和隨機性的固有缺點，隨著大量的風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)，勢必會對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行以及保證電能質(zhì)量帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，從而限制風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展規(guī)模。風(fēng)電場短期風(fēng)速和發(fā)電功率預(yù)測是解決該問題的有效途徑之一。中國的風(fēng)電場大都是集中的、大容量的風(fēng)電場，而且處于電網(wǎng)建設(shè)相對比較薄弱的地區(qū)，因此，中國更需要進行風(fēng)電場短期風(fēng)速和發(fā)電功率預(yù)測的研究，而發(fā)電功率的預(yù)測主要源自風(fēng)速的預(yù)測。在此背景下，選擇風(fēng)電場短期風(fēng)速預(yù)測方法作為主要研究內(nèi)容，主要包括以下幾個方面： 首先運用統(tǒng)計學(xué)方法來分析風(fēng)速的時間序列特性及其預(yù)測方法和應(yīng)用特點，說明現(xiàn)實中的風(fēng)速序列具有很強的非平穩(wěn)性。然后運用具有“數(shù)字顯微鏡”之美譽的小波變換來分析歷史紀(jì)錄的風(fēng)速數(shù)據(jù)，通過運用二進正交小波變換Mallat算法對香港和河西走廊地區(qū)風(fēng)速序列進行分解和重構(gòu)，分離出風(fēng)速序列中的低頻信息和高頻信息。對Mallat算法分解后的信號，運用最小二乘支持向量機分別進行向前一步預(yù)測，然后再把各預(yù)測結(jié)果合成，得到預(yù)測值。建立了基于小波變換和最小二乘支持向量機的短期風(fēng)速預(yù)測方法。應(yīng)用Matlab對該算法進行了仿真，仿真試驗表明，小波變換是非平穩(wěn)風(fēng)速序列時頻分析的有效工具，對風(fēng)速序列的高頻和低頻信息起到很好的分離作用；最小二乘支持向量機的應(yīng)用提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性。應(yīng)用香港地區(qū)與河西走廊地區(qū)小時平均風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)，驗證了方法的有效性。
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(xì)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(biāo)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(biāo)，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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函數(shù)發(fā)生器又名任意波形發(fā)生器，是一種常用的信號源，廣泛應(yīng)用于通信、雷達、導(dǎo)航等現(xiàn)代電子技術(shù)領(lǐng)域。信號發(fā)生器的核心技術(shù)是頻率合成技術(shù)，主要方法有：直接模擬頻率合成、鎖相環(huán)頻率合成（PLL）、直接數(shù)字合成技術(shù)（DDS）。DDS是開環(huán)系統(tǒng)，無反饋環(huán)節(jié)，輸出響應(yīng)速度快，頻率穩(wěn)定度高。因此直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是目前頻率合成的主要技術(shù)之一，其輸出信號具有相對較大的帶寬、快速的相位捷變、極高的相位分辨率和相位連續(xù)等優(yōu)點。本文的主要工作是采用SOPC結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，進行DDS智能函數(shù)發(fā)生器的研制。 本文介紹了虛擬儀器技術(shù)的基本理論，簡要闡述了儀器驅(qū)動程序、VISA等相關(guān)技術(shù)。對SOPC技術(shù)進行了深入的研究：SOPC技術(shù)是基于可編程邏輯器件的可重構(gòu)片上系統(tǒng)，它作為SOC和CPLD/FPGA相結(jié)合的一項綜合技術(shù)，結(jié)合了兩者的優(yōu)點，集成了硬核或軟核CPU、DSP、鎖相環(huán)、存儲器、I/O接口及可編程邏輯，可以靈活高效地解決SOC方案，而且設(shè)計周期短，設(shè)計成本低，非常適合本設(shè)計的應(yīng)用。本文還對基于DDS原理的設(shè)計方案進行了分析，介紹了DDS的基本理論以及數(shù)學(xué)綜合，在研究DDS原理的基礎(chǔ)上，利用SOPC技術(shù)，在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了整個函數(shù)發(fā)生器的硬件集成。 本文就函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計制定了整體方案，對軟硬件設(shè)計原理及實現(xiàn)方法進行了具體的介紹，包括整個系統(tǒng)的硬件電路，SOPC片上系統(tǒng)和PC端軟件的設(shè)計。在設(shè)計中，LabVIEW波形編輯軟件和函數(shù)發(fā)生器二者采用異步串口進行通信。利用LabVIEW的強大功能，把波形的編輯，系統(tǒng)的設(shè)置放到計算機上完 成，具有人機界面友好、系統(tǒng)升級方便、節(jié)約硬件成本等諸多優(yōu)勢。同時充分利用了FPGA內(nèi)部大量的邏輯資源，將DDS模塊和微處理器模塊集成到一個單片F(xiàn)PGA上，改變了傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計思路。通過對系統(tǒng)仿真和實際測試，結(jié)果表明該智能型函數(shù)發(fā)生器不僅能產(chǎn)生理想的輸出信號，還具有集成度高、穩(wěn)定性好和擴展性強等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：智能型函數(shù)發(fā)生器，虛擬儀器，可編程片上系統(tǒng)，直接數(shù)字合成技術(shù)，NiosⅡ處理器。
上傳時間： 2013-07-09
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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(biāo)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(biāo)變換理論，建立定子正交α—β兩相靜止坐標(biāo)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(biāo)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(biāo)簽： SVPWM 異步電動機 直接轉(zhuǎn)矩
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(yán)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(fù)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(xì)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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