在目前全球能源危機(jī)和溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重的情況下，電動(dòng)車(Electric Vehicle)以其無污染、低噪聲、效率高，便于操作等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。本課題與華中科技大學(xué)辜承林教授聯(lián)合，為蘇州益高電動(dòng)車輛制造有限公司設(shè)計(jì)旅游車無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。課題結(jié)合現(xiàn)代CPU技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和電力電子技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款以無位置傳感器無刷直流電機(jī)為動(dòng)力的大功率汽車輪轂驅(qū)動(dòng)控制器。 本課題采用辜老師設(shè)計(jì)的“橫向磁通無刷直流電動(dòng)機(jī)”為控制對(duì)象。本文首先分析了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和無位置傳感器的反電勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)的基本原理，從整體上對(duì)控制系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行了討論并確定了整體設(shè)計(jì)方案。在課題中，本人采用DSP 2407A作為控制核心，以功率MOS管為逆變器件，研制出系統(tǒng)硬件，用C語言編制了系統(tǒng)軟件。鑒于該課題在大電流等級(jí)的無刷直流電機(jī)應(yīng)用中，國內(nèi)外尚無先例，本項(xiàng)目在開發(fā)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)無位置傳感器無刷電機(jī)的起動(dòng)和反電勢(shì)過零檢測(cè)作了大量的研究工作，取得許多有益的科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過對(duì)電機(jī)的起動(dòng)過程和位置檢測(cè)方法進(jìn)行的一些有效改進(jìn)措施，使得電機(jī)達(dá)到較好的運(yùn)行性能和操控特性。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案有效可行，研制的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制器達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期基本性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 電動(dòng)汽車 驅(qū)動(dòng)控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是工業(yè)控制中常用的一種電機(jī)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行開環(huán)控制，無需位置和速度傳感器，并且具有很高的精度，因而在辦公設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的效率和運(yùn)行精度，性能優(yōu)異，是本文的研究對(duì)象。然而，采用傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行開環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)行噪聲大、易振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致失步。 實(shí)踐證明，細(xì)分控制可以有效的減小步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行中的振動(dòng)和噪聲，增加電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。由于混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行原理類似于同步電機(jī)，因而可以借鑒同步電機(jī)先進(jìn)的控制方法來控制混合式步進(jìn)電機(jī)。本文將同步電機(jī)常用的矢量控制應(yīng)用到混合式步進(jìn)電機(jī)控制中，實(shí)現(xiàn)了混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角的任意細(xì)分控制，取得了良好的效果。 文章分析了三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理，在忽略一些非線性因素的前提下，建立了三相混合式步進(jìn)電機(jī)理想的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)數(shù)學(xué)模型提出了相應(yīng)的控制方案。 以數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF2403A為核心，設(shè)計(jì)了三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的硬件和軟件。數(shù)字PI調(diào)節(jié)器和空間矢量PWM技術(shù)是本控制系統(tǒng)的核心，文中詳細(xì)介紹了PI調(diào)節(jié)器和空間矢量PWM的原理及數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。 最后介紹了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了控制方案的可行性，也表明了本課題設(shè)計(jì)的控制器具有優(yōu)良的性能。
標(biāo)簽： DSP 三相混合式 步進(jìn)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)作為交流伺服系統(tǒng)的主流，在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛、前景廣闊。永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)作為伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個(gè)伺服系統(tǒng)的性能。因此，精心設(shè)計(jì)性能優(yōu)異的永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本課題系統(tǒng)研究了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的本體設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)方法、性能計(jì)算、有限元分析、參數(shù)計(jì)算、控制仿真、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等。 首先，綜述和分析了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀、存在問題和發(fā)展前景，研究了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和方法。開發(fā)了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算程序，結(jié)合有限元計(jì)算數(shù)值的校正，完成對(duì)樣機(jī)的性能計(jì)算，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。 接著，深入分析永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)，得到充磁方式、極弧系數(shù)、不均勻氣隙、永磁體厚度等因素對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響，繪制了各因素對(duì)氣隙磁場(chǎng)基波和諧波總量影響的曲線，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了明顯改善的正弦氣隙磁場(chǎng)。并拓展研究總結(jié)了不同永磁體形狀和尺寸對(duì)永磁直流電動(dòng)機(jī)在換向和性能上的影響，取得有實(shí)用價(jià)值的研究成果。 然后，基于Ansoft、MagNet電磁分析軟件建立了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的有限元分析模型，深入研究了電機(jī)的反電勢(shì)波形、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能和齒槽轉(zhuǎn)矩，計(jì)算了直、交軸同步電抗等重要參數(shù)。建立了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)Id=0控制的Matlab/simulink仿真模型，并進(jìn)行了仿真研究。 最后，對(duì)永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析，包括反電勢(shì)波形與磁場(chǎng)波形測(cè)試、性能曲線測(cè)試、直交軸同步電抗的測(cè)量。對(duì)測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了比較分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的正確性。
標(biāo)簽： 永磁同步 伺服 電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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永磁同步發(fā)電機(jī)由于一系列高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應(yīng)用，并且受到許多學(xué)者的關(guān)注，其研究領(lǐng)域主要涉及永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《無刷無勵(lì)磁機(jī)諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)的研究》的課題，主要研究永磁電機(jī)的電磁場(chǎng)空載和負(fù)載計(jì)算，求出永磁電機(jī)的電壓波形和電壓調(diào)整率，為分段式轉(zhuǎn)子的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)的研究奠定基礎(chǔ)，主要做了以下工作： 首先介紹了永磁同步發(fā)電機(jī)的基本原理，包括永磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和永磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能，采用傳統(tǒng)解析理論給出了電壓調(diào)整率的計(jì)算方法及外特性的計(jì)算模型；然后用有限元ANSYS對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)體建模，經(jīng)過定義分配材料、劃分網(wǎng)格、加邊界條件和載荷、求解計(jì)算等，得到矢量磁位Az、磁場(chǎng)強(qiáng)度H、磁感應(yīng)強(qiáng)度B等結(jié)果，直觀地看出電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)分布情況。 其次根據(jù)電磁場(chǎng)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用齒磁通法對(duì)其進(jìn)行后處理。該方法求解轉(zhuǎn)子在一個(gè)齒距內(nèi)不同位置處的磁場(chǎng)，以定子齒的磁通為計(jì)算單位，根據(jù)繞組與齒的匝鏈關(guān)系，計(jì)算出磁鏈隨時(shí)間的變化，進(jìn)而得到永磁同步發(fā)電機(jī)空、負(fù)載時(shí)電壓大小及波形。通過計(jì)算結(jié)果寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了齒磁通法的正確性，為計(jì)算永磁同步發(fā)電機(jī)各種性能特性提供有力工具。 最后，基于齒磁通法對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)的外特性進(jìn)行了深入研究，定量分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)外特性的影響規(guī)律，提出了有效降低電壓調(diào)整率的方法的是：增加氣隙長度g的同時(shí)，適當(dāng)增加永磁體的磁化方向的長度hm；此外，要盡量的減少每相串聯(lián)匝數(shù)N和增大導(dǎo)線面積以減小阻抗參數(shù)。通過改變電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)其電磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，找到永磁電機(jī)電壓調(diào)整率的變化規(guī)律，為加電勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)做準(zhǔn)備，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
標(biāo)簽： 永磁同步 發(fā)電機(jī) 磁場(chǎng)分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在傳統(tǒng)的直線驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，都是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供原動(dòng)力，再由絲杠、絲桿、齒條等中間機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。這樣的設(shè)置，不僅在中間傳動(dòng)過程中消耗了大量的能量，而且摩擦產(chǎn)生的噪聲也非常明顯，同時(shí)也給系統(tǒng)的維護(hù)工作帶來了麻煩。 直線電機(jī)的出現(xiàn)可以使上述問題得到解決，由于具備直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的能力，直線電機(jī)已經(jīng)在機(jī)床驅(qū)動(dòng)、集成電路組裝等場(chǎng)合逐漸取代了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的位置。 自19世紀(jì)中期直線電機(jī)的概念被首次提出以來，經(jīng)過孕育、實(shí)驗(yàn)、開發(fā)和實(shí)用這四個(gè)階段的發(fā)展，并借助于電力電子技術(shù)，以及日漸成熟的直線電機(jī)控制技術(shù)，直線電機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等各個(gè)方面。 與旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似，按工作原理的不同，直線電機(jī)也有著各種類型，應(yīng)用較多的是直線步進(jìn)電機(jī)、直線同步電機(jī)和直線感應(yīng)電機(jī)。其中直線步進(jìn)電機(jī)更多的是應(yīng)用在需要精確定位的場(chǎng)合，比如半導(dǎo)體工業(yè)；后兩者則被應(yīng)用在需要連續(xù)和大推力的場(chǎng)合，比如機(jī)床。而直線同步電機(jī)，尤其是永磁直線同步電機(jī)，憑借更大的單位面積推力、更高的效率等優(yōu)點(diǎn)受到了更多的青睞，與此同時(shí)，由于沒有了勵(lì)磁繞組，電機(jī)的整個(gè)結(jié)構(gòu)也得以簡化。另一方面，我國豐富的稀土資源也為這種電機(jī)的發(fā)展提供了廣泛空間。 作為一種較為新穎的電機(jī)，目前國內(nèi)仍缺乏系統(tǒng)化的永磁直線同步電機(jī)設(shè)計(jì)方案，尤其是電樞繞組部分。常用的方法仍是基于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如使用雙層疊繞組方案。通過對(duì)實(shí)際電機(jī)的軟件模擬，我們發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)思路的表現(xiàn)并不能令人滿意，比如造成了動(dòng)子線圈槽滿率過大，電機(jī)設(shè)計(jì)難以形成系列化等缺點(diǎn)，而電機(jī)本身輸出推力的波動(dòng)也較大。 針對(duì)傳統(tǒng)方案的一系列缺點(diǎn)，本文提出了一種新的永磁直線同步電機(jī)設(shè)計(jì)方案。該方案基于“單元電機(jī)”的概念，使用單層同心式線圈。當(dāng)目標(biāo)推力要求變化時(shí)，只需改變“單元電機(jī)”的數(shù)目和排列組合的方式，就可以達(dá)到改變的目的。而每個(gè)單元中的繞組連接方式則不需要改變，由此避免了繁瑣而復(fù)雜的繞組設(shè)計(jì)，這就給電機(jī)的系列化設(shè)計(jì)帶來了便捷。同時(shí)，單層繞組的使用也更方便嵌線，也更有利于降低銅耗，提高效率。 在完成單元電機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)的基礎(chǔ)上，本文利用加拿大Infolytica公司出品的電磁場(chǎng)有限元分析軟件MagNet對(duì)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行了模擬，并得到了電機(jī)的額定輸出推力曲線和反電動(dòng)勢(shì)曲線，輸出推力曲線較之傳統(tǒng)方案也更平穩(wěn)。體現(xiàn)了該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)越性。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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如何解決能源危機(jī)問題，已經(jīng)成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。在當(dāng)前可利用的幾種可再生能源中，太陽能和風(fēng)能是應(yīng)用比較廣泛的兩種。太陽能、風(fēng)能在資源條件和技術(shù)應(yīng)用上都有很好的互補(bǔ)特性，綜合考慮太陽能和風(fēng)能在多方面的互補(bǔ)特性而建立起來的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種經(jīng)濟(jì)合理的供電方式。小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以滿足遠(yuǎn)離電網(wǎng)地區(qū)的獨(dú)立供電的需求。 本論文的主要工作如下： 1、分析了小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，研究了小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)各個(gè)組成部分的工作原理及其運(yùn)行特性。 2、分析了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電以及蓄電池充電的控制策略，重點(diǎn)研究了最大功率點(diǎn)跟蹤控制，并在此基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)出一套可行的總體控制方案。 3、設(shè)計(jì)了一個(gè)以dsPIC30F2010單片機(jī)為核心的小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器，對(duì)開關(guān)電源電路、電流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路、DC/DC變換電路、卸載電路等模塊電路進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)，在軟件方面，采用功能塊設(shè)計(jì)的方法，對(duì)AD采樣、PWM控制、光伏充電、風(fēng)機(jī)充電、卸載保護(hù)、PI控制、狀態(tài)顯示和過放保護(hù)等進(jìn)行了軟件編程。 4、對(duì)控制器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文研究開發(fā)的小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制器結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤控制，滿足蓄電池分段式充電以及過充、過放保護(hù)的要求。
標(biāo)簽： 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電 系統(tǒng)控制器
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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同步電動(dòng)機(jī)以其可調(diào)的功率因數(shù)和輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)不敏感等良好的運(yùn)行性能，在大功率電氣傳動(dòng)領(lǐng)域獨(dú)占螯頭。同步電機(jī)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的最大缺點(diǎn)是起動(dòng)困難。目前，大功率同步電機(jī)的軟起動(dòng)大多采用靜止變頻器起動(dòng)方式，但由于變頻器多采用晶閘管作為功率器件從而要依靠電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反電勢(shì)才能自行關(guān)斷并且輔助設(shè)備較多。而一旦逆變器換流失敗就會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)起動(dòng)失敗。針對(duì)晶閘管不能自行關(guān)斷的缺點(diǎn)，本文研究了一種以IGBT做為變頻器功率器件的轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的起動(dòng)方法。 @@ 首先，根據(jù)同步電動(dòng)機(jī)的工作原理對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)全壓異步起動(dòng)方法進(jìn)行了仿真研究，得出了起動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)相電流、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的變化曲線。針對(duì)異步起動(dòng)過程中定子繞組產(chǎn)生過大沖擊電流的問題，提出了逐級(jí)變頻的轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方法。闡述了逐級(jí)變頻開環(huán)控制同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的原理，即通過逐級(jí)改變變頻器輸出頻率使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速逐級(jí)升高至額定值。推導(dǎo)出起動(dòng)過程中變頻器逐級(jí)變化的頻率與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的關(guān)系式。通過對(duì)一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)做工頻起動(dòng)和低頻起動(dòng)的仿真研究，證明了同步電動(dòng)機(jī)在低頻下依靠同步電磁轉(zhuǎn)矩自行起動(dòng)的可行性。通過計(jì)算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速的時(shí)間來確定變頻器逐級(jí)升高的電壓頻率隨時(shí)間的變化規(guī)律。然后，在采用電壓型交直交變頻器作為同步電機(jī)變頻電源的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了恒壓頻比逐級(jí)變頻軟起動(dòng)的控制方案，利用MATLAB/SIMULINK構(gòu)建了轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程進(jìn)行仿真試驗(yàn)，并且分別對(duì)空載起動(dòng)和負(fù)載起動(dòng)過程進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了轉(zhuǎn)速開環(huán)控制同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的可行性。 @@ 針對(duì)同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的并網(wǎng)問題進(jìn)行了理論分析，并研究了相應(yīng)的并網(wǎng)控制方案。應(yīng)用MATLAB/SIMULINK對(duì)并網(wǎng)過程進(jìn)行仿真試驗(yàn)，給出并網(wǎng)瞬間電網(wǎng)電壓、同步電機(jī)相電流等參數(shù)變化曲線，從而驗(yàn)證了并網(wǎng)方案的可行性。 @@ 最后，對(duì)所做工作進(jìn)行了總結(jié)，并展望了大功率同步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)技術(shù)。 @@關(guān)鍵詞：同步電動(dòng)機(jī)；軟起動(dòng)；變頻器；恒壓頻比
標(biāo)簽： 大功率 同步電機(jī) 軟起動(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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伺服系統(tǒng)是一種輸出能夠快速而精確地響應(yīng)外部的輸入指令信號(hào)的控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制和家用電氣、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對(duì)伺服設(shè)備的性能也提出了越來越高的要求。因此，研制高性能、高可靠性的交流伺服系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 在伺服領(lǐng)域，永磁同步電機(jī)在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行方式上具有比其它類型的傳統(tǒng)伺服電機(jī)更為優(yōu)秀的運(yùn)行性能和更廣泛的適用范圍，被越來越多的應(yīng)用到交流伺服系統(tǒng)。以數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)為基礎(chǔ)、以永磁同步電機(jī)為執(zhí)行電機(jī)，采用高性能控制策略的全數(shù)字化永磁同步交流伺服控制系統(tǒng)必將成為伺服控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。 本論文在研究永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了磁場(chǎng)定向矢量控制理論，確定了id=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。本文采用TI公司生產(chǎn)的專門用于電機(jī)控制的數(shù)字信號(hào)控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作為控制系統(tǒng)核心處理芯片，設(shè)計(jì)了一套基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服控制系統(tǒng)。論文詳細(xì)論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試，包括功率驅(qū)動(dòng)電路，供電電路與電源電路以及傳感器電路等等。軟件開發(fā)均在TI的CCStudl02.2集成開發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用匯編語言編寫，完成了主程序模塊和子程序模塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電流A/D采樣、模型切換、轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)等功能，實(shí)現(xiàn)了位置、速度和電流雙閉環(huán)矢量控制，同時(shí)給出了主程序和各個(gè)子程序模塊的流程圖。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于DSP實(shí)現(xiàn)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、速度超調(diào)小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小等特點(diǎn)，具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性以及較高的精度。基本達(dá)到了課題預(yù)期的效果，從而證明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電機(jī) 伺服系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
上傳用戶：bpbao2016
繞組勵(lì)磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)大功率場(chǎng)合獲得了廣泛應(yīng)用，因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。目前開發(fā)高性能繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(chǎng)定向矢量控制（FOC）。繞組勵(lì)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(dòng)小，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，易實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點(diǎn)。因此，在交流傳動(dòng)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(lì)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(duì)繞組勵(lì)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(shí)踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅(jiān)實(shí)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(duì)幾種常見的同步電機(jī)傳動(dòng)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(cè)方法和基于外加信號(hào)的激勵(lì)法。隨后，對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置的估計(jì)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(jì)，高頻信號(hào)注入法，基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計(jì)法和基于相電感計(jì)算法等。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置估計(jì)的研究還很少。 @@ 對(duì)繞組勵(lì)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(shì)等效原理，將三相靜止交流信號(hào)等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號(hào)，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(chǎng)定向的電壓矩陣方程、功率方程和運(yùn)動(dòng)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(duì)同步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。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(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計(jì)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)磁通觀測(cè)器來估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通，實(shí)現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測(cè)器采用降維觀測(cè)器，僅對(duì)轉(zhuǎn)子磁通分量進(jìn)行重構(gòu)，并通過極點(diǎn)配置算法，合理配置觀測(cè)器的極點(diǎn)，使觀測(cè)器滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，達(dá)到磁通觀測(cè)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(duì)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(gè)有效開關(guān)狀態(tài)矢量，這六個(gè)開關(guān)矢量和兩個(gè)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(chǎng)。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(jì)算各有效開關(guān)矢量的作用時(shí)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(gè)扇區(qū)中開關(guān)矢量作用時(shí)間，采用軟件構(gòu)造法，在TMS320LF2407A硬件上實(shí)現(xiàn)了SVPWM。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法簡單易實(shí)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(diǎn)。 @@ 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(shí)間： 2013-07-25
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風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為新能源技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分越來越受到人們的青睞，所以將此作為新能源研究的切入點(diǎn)，進(jìn)行一些有益的嘗試和探索。 本文從太陽能電池的光生伏打效應(yīng)入手，推導(dǎo)出太陽能電池的U-I曲線，并以此作為最大功率跟蹤(MPPT)技術(shù)的理論基礎(chǔ)。針對(duì)小風(fēng)機(jī)的發(fā)電技術(shù)也存在的MPPT技術(shù)，文章進(jìn)行了統(tǒng)一性研究，給出了新的控制策略--變步長擾動(dòng)觀察控制。為了提高系統(tǒng)的充放電效率，文章還對(duì)三段式充放電、均衡充電、溫度補(bǔ)償?shù)刃铍姵爻潆娎碚撨M(jìn)行了闡述。 根據(jù)上述理論，結(jié)合工程實(shí)際，設(shè)計(jì)了風(fēng)光互補(bǔ)控制器的電路。利用電壓霍爾和電流霍爾實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)電壓、太陽能電池電壓、蓄電池電壓和充電電流的實(shí)時(shí)采樣，利用TMS320F2812DSP的EVA與AD模塊軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池欠壓、過壓、運(yùn)行等模式的智能充放電管理。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓波動(dòng)大的問題，系統(tǒng)提供了硬件和軟件的風(fēng)機(jī)過速智能保護(hù)系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用MPPT的控制策略提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率，設(shè)計(jì)提供了一套LCD顯示界面和一組LED指示燈增強(qiáng)系統(tǒng)管理的友好性。為了解決風(fēng)光互補(bǔ)控制器芯片的供電問題，設(shè)計(jì)了一套以UC3843PWM芯片為核心的反激式輔助電源。該電源用硬件實(shí)現(xiàn)了電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙環(huán)控制策略，提高了系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性。 研制出了一臺(tái)風(fēng)光互補(bǔ)控制器樣機(jī)，進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)與調(diào)試。實(shí)驗(yàn)波形和數(shù)據(jù)都顯示該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該方案可為風(fēng)光互補(bǔ)控制器的工程設(shè)計(jì)提供一定的參考。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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