隨著微電子和計算機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(kuò)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(jī)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(jìn)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(jī)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(yùn)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(jìn)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(yùn)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(qiáng)的非平穩(wěn)性。然后運(yùn)用具有“數(shù)字顯微鏡”之美譽(yù)的小波變換來分析歷史紀(jì)錄的風(fēng)速數(shù)據(jù)，通過運(yùn)用二進(jìn)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(jìn)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(yùn)用最小二乘支持向量機(jī)分別進(jìn)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(jī)的短期風(fēng)速預(yù)測方法。應(yīng)用Matlab對該算法進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。目前開發(fā)高性能繞組勵磁同步電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論探討，并進(jìn)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(xiàn)，對幾種常見的同步電機(jī)傳動系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，分析了同步電機(jī)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(jī)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(jìn)行了綜述，其方法有：基于電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)子初始位置估計的研究還很少。 @@ 對繞組勵磁同步電機(jī)矢量控制的理論進(jìn)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(jī)等效為直流電機(jī)進(jìn)行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上，得到凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運(yùn)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(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計。忽略同步電機(jī)d軸阻尼繞組的作用，取同步轉(zhuǎn)速為零，得到同步電機(jī)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(yùn)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(dá)、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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行通信。利用LabVIEW的強(qiáng)大功能，把波形的編輯，系統(tǒng)的設(shè)置放到計算機(jī)上完 成，具有人機(jī)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(kuò)展性強(qiáng)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(jī)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(jī)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(jī)和PWM逆變器看成一體，使電動機(jī)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(jī)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(jī)的數(shù)學(xué)模型，包括電機(jī)的磁鏈模型、轉(zhuǎn)矩模型和運(yùn)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī) 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(jī)組及其相應(yīng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成，為石油鉆機(jī)提供動力電源（小電網(wǎng)供電系統(tǒng)）。石油鉆機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)電驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行的研究和實踐。 本文對石油鉆機(jī)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(jī)電驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行諧波抑制和無功補(bǔ)償?shù)姆桨福⑵鋺?yīng)用到實際的工程項目中。 石油鉆機(jī)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(jìn)行了詳細(xì)地分析，并且將多個諧波源進(jìn)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(jìn)行諧波抑制和無功功率補(bǔ)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(bǔ)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(jī)SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)諧波進(jìn)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(jī)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(bǔ)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(jìn)行了有效地補(bǔ)償。
上傳時間： 2013-04-24
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異步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型、高性能交流調(diào)速技術(shù)。它利用電壓源型逆變器的工作過程，控制定子磁鏈的走或停，即調(diào)整定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角大小，從而對電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制以獲得良好的動態(tài)性能。 論文首先探討了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡述了直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，分析了常用的圓形磁鏈軌跡控制方法，詳細(xì)介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)主要模塊的設(shè)計和實現(xiàn)。在分析交流異步電機(jī)動態(tài)數(shù)學(xué)模型、轉(zhuǎn)矩和磁鏈計算方程的基礎(chǔ)上，分析了直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動機(jī)在低速運(yùn)行時存在轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速波動較大的問題?；谡伎毡瓤刂坪碗x散占空比控制的異步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，由電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式和合成電壓矢量理論推導(dǎo)了直接計算占空比的方法，在不影響系統(tǒng)各方面性能指標(biāo)的情況下使降低轉(zhuǎn)矩脈動的計算量大大減少，方便了計算和使用。兩種方法均具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、占空比計算量小等優(yōu)點。研究結(jié)果驗證了這兩種方法的正確性和有效性。在第一種方法中加入了單神經(jīng)元控制器，使系統(tǒng)的動靜態(tài)性能得到了提高。接著對利用空間電壓矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果表明此種方法能夠有效的降低轉(zhuǎn)矩脈動，使系統(tǒng)性能得到提高。 以TMS320F2812DSP為CPU搭建了直接轉(zhuǎn)矩控制硬件實驗平臺，調(diào)試了硬件電路。編寫了相關(guān)軟件流程圖和程序清單。
標(biāo)簽： DSP 異步電動機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩控制
上傳時間： 2013-04-24
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在電力機(jī)車牽引、汽車工業(yè)以及家用電器等工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在運(yùn)動控制系統(tǒng)中，直接轉(zhuǎn)矩控制作為一種新型的交流調(diào)速技術(shù)，其控制思想新穎、控制結(jié)構(gòu)簡單、控制手段直接、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，正在運(yùn)動控制領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用。雖然直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢是矢量控制所不能實現(xiàn)的，但是直接轉(zhuǎn)矩控制依然存在一系列不能忽視的問題。直接轉(zhuǎn)矩控制采用兩點式轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)控制器，使轉(zhuǎn)矩和磁鏈被控制在給定值的一定范圍以內(nèi)，這種控制方法不可避免地帶來電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩脈動過大和逆變器開關(guān)頻率不恒定等問題。直接轉(zhuǎn)矩控制采用定子磁鏈定向，只用便于測量的定子電阻來估計定子磁鏈，這樣在低速運(yùn)行時會帶來磁鏈估計的誤差。雖然在全速范圍內(nèi)估計定子磁鏈運(yùn)用低速時采用的電流-轉(zhuǎn)速模型和高速時采用的電壓-電流模型的合成模型，即電壓-轉(zhuǎn)速模型，然而兩種模型的平滑切換又是一個新的問題。直接轉(zhuǎn)矩控制在基頻以下調(diào)速的理論和應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)，在基頻以上的弱磁調(diào)速范圍內(nèi)的理論和應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究。 為了解決這些問題，本文針對異步電動機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，詳細(xì)討論了定子磁鏈估計的三種基本模型，設(shè)計了定子磁鏈估計的加權(quán)模型，使電機(jī)在全速運(yùn)行的范圍內(nèi)都能夠得到準(zhǔn)確的定子磁鏈。針對轉(zhuǎn)矩脈動過大和逆變器開關(guān)頻率不恒定的問題，本文設(shè)計了兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。在基于占空比控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，通過對一個采樣周期內(nèi)非零電壓矢量作用時間占采樣周期的占空比的優(yōu)化，解決了轉(zhuǎn)矩脈動過大的問題；在一個采樣周期內(nèi)，從非零電壓矢量到零電壓矢量的轉(zhuǎn)換只有一次，實現(xiàn)了開關(guān)頻率的恒定。在基于滑模變結(jié)構(gòu)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，本文設(shè)計了轉(zhuǎn)矩和磁鏈滑模變結(jié)構(gòu)控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)控制器；運(yùn)用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)了開關(guān)頻率的恒定。本文把傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)擴(kuò)展到基頻以上的弱磁范圍內(nèi)的異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，對其進(jìn)行了相關(guān)研究。 為了驗證上述各種控制系統(tǒng)的正確性和有效性，本文采用Matlab/Simulink仿真軟件對其進(jìn)行了仿真驗證。針對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，對定子磁鏈估計的加權(quán)模型進(jìn)行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明所設(shè)計的定子磁鏈的加權(quán)模型能夠在電機(jī)運(yùn)行的全速范圍內(nèi)準(zhǔn)確地估計定子磁鏈。針對基于占空比控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和基于滑模變結(jié)構(gòu)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，本文分別對負(fù)載轉(zhuǎn)矩有擾動和無擾動、給定轉(zhuǎn)速為恒定值和不為恒定值四種情況進(jìn)行了仿真驗證，并分別和傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果進(jìn)行了對比。仿真結(jié)果表明，兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)均能有效的減小轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)誤差。針對電機(jī)運(yùn)行在基頻以上的弱磁調(diào)速情形，本文運(yùn)用三種不同的直接轉(zhuǎn)矩控制方法分別進(jìn)行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明，兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在弱磁調(diào)速范圍內(nèi)依然優(yōu)于傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，依然能夠減小轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)誤差。
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩 控制理論
上傳時間： 2013-04-24
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多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應(yīng)用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點，成為人們關(guān)注的熱點。 本文首先對電力電子技術(shù)的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)上對三電平逆變器進(jìn)行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點箝位式三電平逆變器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重分析了三電平空間電壓矢量調(diào)制基本原理，提出了一種將最近的三個矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調(diào)制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應(yīng)輸出作用順序，并優(yōu)化了開關(guān)矢量的作用順序，利于實現(xiàn)對中點電壓的控制，使算法易于實現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對中點電位的影響，提出了能夠影響中點電位波動的關(guān)鍵矢量，并通過分配成對小矢量的作用時間實現(xiàn)了對中點電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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