論文研究稀土永磁同步電動機的穩(wěn)態(tài)性能,結(jié)合向量圖和等值電路理論對稀土永磁同步電動機穩(wěn)定運行進行了深入細致的分析,包括功角特性,電機運行狀態(tài)的判定,損耗和電樞反應(yīng)等稀土永磁同步電動機自身具有的特點.論文還對稀土永磁同步電動機的關(guān)鍵參數(shù)空載電勢和交直軸反應(yīng)電抗進行了研究.論文還研究稀土永磁同步電動機的異步起動過程,建立了稀土永磁同步電動機起動時的數(shù)學模型,并對電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)進行了研究,論文還提出了起動時電磁轉(zhuǎn)矩的計算方法,論文對稀土永磁同步電動機的牽入同步過程進行了原理性分析,論文也對電機參數(shù)對于電機起動性能影響進行了研究.論文對于稀土永磁同步電動機電磁設(shè)計進行深入細致的分析,得出了該類電機設(shè)計的基本準則.同時,論文還進行了RSM160L-6油田抽油機用稀土永磁同步電動機電磁設(shè)計.最后,論文還對稀土永磁同步電動機的參數(shù)測試基本方法進行了研究,并進行了樣機性能分析.
上傳時間： 2013-06-27
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作者在論文中系統(tǒng)地研究了目前新穎的電機伺服控制系統(tǒng)——永磁同步電動機及其數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在理論分析的基礎(chǔ)上，探討了永磁電機的各種磁路結(jié)構(gòu)對電機電抗及其它性能的影響，并分別討論了各種結(jié)構(gòu)在不同應(yīng)用場合的優(yōu)缺點，最后選擇了表面凸出式磁路結(jié)構(gòu)，建立了手算電磁設(shè)計程序，進行了多方案的優(yōu)選；探討了引起電動機轉(zhuǎn)矩波動的原因和減小波動的措施，采用了一系列諸如分數(shù)槽、增大氣隙、斜槽、合適的繞組節(jié)距等措施，成功地減小了力矩波動，改善了伺服電動機低速運轉(zhuǎn)特性；在電磁設(shè)計手算的基礎(chǔ)上，首次采用優(yōu)秀的數(shù)學工具軟件Mathcad2001進行了Windows平臺下的PMSM機輔設(shè)計程序的開發(fā)，增加了可視性，并大大簡化了程序的開發(fā)，提高了設(shè)計效率，快速方便準確地進行了電機的電磁計算；應(yīng)用先進的AutoCAD 2000繪圖軟件設(shè)計和繪制了全套電機結(jié)構(gòu)圖紙；參加了樣機的全部試驗項目，試驗結(jié)果達到了設(shè)計預定目標，全面滿足了伺服系統(tǒng)用電機的高效率、高功率因數(shù)、小振動、低噪音、低發(fā)熱、動態(tài)性能良好等苛刻要求。 在伺服控制系統(tǒng)部分里，作者探討了永磁同步電動機磁場定向矢量控制理論，探討了快速電流跟蹤方法的實現(xiàn)；在永磁同步電動機數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，建立了基于DSP的永磁同步電動機磁場定向數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的方案，使用了最新推出的電機專用DSP芯片TMS320LF2407、功率驅(qū)動IR2130芯片、軸角／數(shù)字量轉(zhuǎn)換RDC-19222芯片及串行通信轉(zhuǎn)換MAX232芯片，在消化了這些芯片的大量手冊和開發(fā)工具的資料后，對整個系統(tǒng)進行了軟、硬件設(shè)計，包括編寫和調(diào)試了部分DSP程序，設(shè)計和焊接了部分硬件電路板。這些預研工作為設(shè)計伺服控制系統(tǒng)數(shù)字化專用控制器打下了基礎(chǔ)。
標簽： 永磁同步電動機 數(shù)字化 伺服控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
上傳用戶：duoshen1989
該文通過大量的文獻資料閱讀,對永磁同步電機及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個比較全面的理解,在此基礎(chǔ)上,詳細分析了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的機理,并提出了一套相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩直接控制方案,建立了仿真和試驗平臺,進行了仿真分析和實驗研究,獲得了有價值的研究成果.該文的主要內(nèi)容包括:(1)由空間矢量模型推導出永磁同步電機的磁鏈、電壓和轉(zhuǎn)矩的公式,描述了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的基本控制機理,分析了永磁同步電機與感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)矩直接控制方式上的不同之處以及轉(zhuǎn)矩直接控制對永磁同步電機的要求.(2)在對永磁同步電機運行機理的分析基礎(chǔ)之上,討論了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制系統(tǒng)中各個控制子模塊的功能和具體的實現(xiàn)方式,提出了一套永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的具體實施方案,并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制仿直模型,對所出的控制方案進行了仿真分析.(3)在理論研究的基礎(chǔ)之上,設(shè)計研制了一套基于DSP+IPM的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制實驗系統(tǒng),編寫了控制程序軟件,進行了永磁同步電機運行實驗.
上傳時間： 2013-05-29
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本課題就是從研究永磁電機的設(shè)計著手，最大程度的改進電動機本體的性能，設(shè)計出符合伺服驅(qū)動要求的永磁同步電動機，然后針對設(shè)計出來的具體電機開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動控制電路以及相關(guān)的控制軟件，使電動機、驅(qū)動控制電路和控制軟件三者相互配合，從整體上提高整個伺服控制系統(tǒng)的性能。 論文首先介紹永磁電機的發(fā)展前景和基本結(jié)構(gòu)；接著具體論述如何使用Visual Basic 6.0和ANSYS有限元分析軟件進行永磁同步電動機設(shè)計，為電機設(shè)計引入一種較新的方法，使電機許多性能參數(shù)得到進一步較為精確的量化，設(shè)計者可據(jù)此對電機性能進行更可靠的評估，從而為電機性能結(jié)構(gòu)的改進提供了基礎(chǔ)、指明了方向；然后，論文著重研究如何使用DSP實現(xiàn)對永磁同步電動機的伺服控制，控制部分從電機矢量控制理論入手，引入一套全新的電機轉(zhuǎn)子初始位置確定理論和算法，還涉及到正弦波脈寬調(diào)制和電壓空間矢量調(diào)制理論，系統(tǒng)的速度位置環(huán)采用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法，這些在論文中都做了詳細地論述，從軟件和硬件兩個角度分別具體闡述了整個伺服控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。最后整個控制系統(tǒng)實現(xiàn)與PC機上的VB程序進行串行通訊，使用者可通過PC機提供的控制界面程序方便的監(jiān)控伺服系統(tǒng)的運行狀況，同時文中還實現(xiàn)了對整個控制系統(tǒng)的Matlab建模及其仿真。
標簽： DSP 永磁同步電動機 伺服控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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該論文在研究永磁同步電動機運行原理的基礎(chǔ)上詳細討論了其變頻調(diào)速的理論并且設(shè)計了一套基于DSP的永磁同步電動機磁場定向矢量控制系統(tǒng).永磁同步電動機相對感應(yīng)電動機來說具有體積小、效率高以及功率密度大等優(yōu)點,因此自從上個世紀80年代,隨著永磁材料性能價格比的不斷提高,以及電力電子器件的進一步發(fā)展,永磁同步電動機的研究也進入了一個新的階段.永磁同步電動機既區(qū)別于感應(yīng)電動機又與電勵磁同步電動機相比有自身的特點,因此該論文首先從永磁同步電動機的本身出發(fā),討論了其穩(wěn)態(tài)運行原理,分析了永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩特性、功率特性及效率.矢量控制理論的發(fā)明是交流調(diào)速領(lǐng)域中的一個重大突破,該論文詳細討論了永磁同步電動機的矢量控制,在推導其精確數(shù)學模型的基礎(chǔ)上分析了矢量控制理論用于永磁同步電動機控制的幾種電路控制策略,包括了i<,d>=0控制、cosψ=1控制,以及最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方式,并且開發(fā)出基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機的矢量控制系統(tǒng),給出了其軟、硬件的設(shè)計方案.弱磁控制是永磁同步電動機矢量控制又一方面,論文分析了永磁同步電動機弱磁調(diào)速的原理以及弱磁擴速困難的原因,并由此提出了兩種特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的新弱磁方案.直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制后交流調(diào)速領(lǐng)域的又一個高性能控制方法,論文最后討論了直接轉(zhuǎn)矩控制理論在永磁同步電動機控制上的運用,并使MATLAB工具對永磁同步電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究,仿真結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制具有動態(tài)性能好,靜差小以及魯棒性好的特點.
標簽： 永磁同步電動機 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-06
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在國內(nèi)，目前工控領(lǐng)域廣泛用到的伺服系統(tǒng)(包括伺服電機和伺服驅(qū)動器)有整套購買國外某一個廠商的，也有自己開發(fā)電機，然后購買國外的伺服驅(qū)動器來配置伺服系統(tǒng)。前一種情況伺服電機與驅(qū)動器之間的整合程度是比較高，而后一種情況伺服電機的設(shè)計容易忽視與之配套的伺服驅(qū)動器的控制策略以及伺服驅(qū)動器的輸出電壓，輸出電流特點，很容易造成所設(shè)計的伺服電機不能充分發(fā)揮其性能以及材料的不合理利用。本文討論了作為伺服電機用的永磁同步電動機在整合伺服驅(qū)動器控制方式和輸出電壓、電流特性下的設(shè)計過程。 本文首先簡要介紹了永磁同步電動機作為伺服電機較其他類型的電機的優(yōu)勢，接著以永磁同步電動機作為伺服電機，對給定指標要求的永磁同步電動機，在永磁體分別采用表面安裝和內(nèi)置兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)時進行了場路結(jié)合的設(shè)計與分析，分析了在磁場定向控制方式下兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機的工作特性、轉(zhuǎn)矩脈動等。得出了永磁體表面安裝轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機作為伺服電機時更適合磁場定向控制運行的結(jié)論。 此外，從已經(jīng)成功設(shè)計了的永磁同步電動機出發(fā)，整合所設(shè)計的永磁同步電動機將要采用的驅(qū)動器其控制方式，并在一些有依據(jù)的假設(shè)前提下確定了電機的能量包函數(shù)(包括功率、轉(zhuǎn)速等一些額定指標)與一些主要尺寸函數(shù)表達式。初步得出了一種行之有效的、快速確定使用同一套定轉(zhuǎn)子沖片伺服電機尺寸的方法。 最后試制了樣機以及其在伺服驅(qū)動器下進行了實驗，并比較分析了實驗和理論分析的結(jié)果。
上傳時間： 2013-05-30
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開關(guān)磁阻電機（SR電機）驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是一種先進的機電一體化裝置，但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計算是研究SR電機振動噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導出徑向力的解析表達式，定性分析了徑向力與電機結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理，推導出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進行一次磁場計算，不但減小了計算量，同時計算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計算方法，求出了實驗樣機的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對在SRD性能仿真時，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時，而且對有限元計算數(shù)據(jù)量要求高的問題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強大的非線性模型辨識能力，成功進行了SR電機磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計算的模型訓練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SR電機精確解析數(shù)學模型。因為SR電機本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機主要尺寸的確定；接著從對稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對一些常用的降低電機機械噪聲的措施和方法進行了綜述。系統(tǒng)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運動方程出發(fā)，導出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解；然后利用機電類比法得出了SR電機定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動振幅的解析解，定性分析了影響振動振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機三維有限元模型，分析得出了加強繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實驗樣機的模態(tài)分析結(jié)果和運行實驗結(jié)果，證實了模態(tài)分析的有效性。仿真是計算SRD系統(tǒng)性能和預估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對SRD系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個優(yōu)化目標，對SR電機的開關(guān)角進行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對徑向力波形進行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機設(shè)計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機減振降噪是必不可少的。本文理論推導出三步換相法的時間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結(jié)論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機運行中可能出現(xiàn)多個模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時間參數(shù)進行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動態(tài)仿真證明這些方案是切實有效的，達到了預期效果。最后在直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩斬波都使用三步換相法，和在相關(guān)斷時刻根據(jù)實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機振動噪聲，并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設(shè)計方法，最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。設(shè)計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對稱半橋功率電路拓撲結(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實驗，對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值，驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機進行了空載與負載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對比運行實驗，對比各種實驗結(jié)果，充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔了國家十·五863計劃電動汽車重大專項：“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項目的資助下完成，并且本文關(guān)于電機本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機械降噪措施等的結(jié)論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。
標簽： 開關(guān)磁阻電機 減 降噪
上傳時間： 2013-07-05
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直線電動機直接驅(qū)動運動設(shè)備，省略了機械轉(zhuǎn)換機構(gòu)，完全消除機械傳動元件的速度和加速度的物理極限，具有長行程、低慣量、高精度、快響應(yīng)和高速度等特征，是先進加工中心的標志。90年代中期以后，直線驅(qū)動技術(shù)在超精密定位領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，吸引了越來越多的研究機構(gòu)和人員投入到這一領(lǐng)域中來。 永磁直線同步電機與普通的直線異步電機相比，具有效率高、輸出力矩大、體積小、易于控制等優(yōu)點，極大地提高了進給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性和運動精度，成為新一代超精密機床中最具有代表的技術(shù)。永磁直線同步電機伺服控制系統(tǒng)將是當前和今后直線電機發(fā)展應(yīng)用的一個方向。 本文以直線電機理論為依據(jù)，以現(xiàn)有的實驗設(shè)備及新的實驗方法為基礎(chǔ)，設(shè)計了永磁直線同步電動機控制系統(tǒng)，分析了永磁直線同步電機控制系統(tǒng)中存在的難點，并對直線電動機控制系統(tǒng)的控制性能進行了初步的實驗研究。 首先，介紹了永磁直線同步電機的結(jié)構(gòu)、工作原理、相關(guān)控制策略，對直線電機控制難點進行了探討。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了永磁直線同步電機的控制系統(tǒng)的總體方案。 然后針對永磁直線同步電機控制系統(tǒng)的主要難點，分為位置檢測技術(shù)，硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計三個方面對控制系統(tǒng)進行分析。根據(jù)永磁直線同步電機的特點，提出一種簡易的初始位置檢測方法，并設(shè)計了檢測電路。該方法基于線性霍爾元件，基本上不增加控制系統(tǒng)成本，安裝簡便，效果良好。在普通的三相逆變電路的直流側(cè)添加DC/DC電力電子電路。這樣的做的好處是根據(jù)系統(tǒng)需求輸出直流電壓，減少諧波。由于傳統(tǒng)的基于前后臺工作機制的電機控制軟件存在響應(yīng)不及時、不穩(wěn)定等弊病，提出了基于嵌入式實時操作系統(tǒng)機制上編寫電機控制軟件。 最后基于樣機和控制器做了相應(yīng)試驗，分析了試驗結(jié)果，并提出了存在的問題和下一步的工作展望。
上傳時間： 2013-06-20
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本文通過對永磁同步電機進行了建模，提出了永磁同步電機的數(shù)學模型。分析了永磁同步電機矢量控制的原理和特點，選取了采用基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向的方案，確立了基于矢量控制PMSM三閉環(huán)調(diào)節(jié)的伺服控制系統(tǒng)的實施方案。給出了伺服系統(tǒng)的設(shè)計及伺服控制中的一些控制策略，并進行了仿真驗證，表明該方案是切實可行的。在此基礎(chǔ)上，確立了以MC56F8357為核心的永磁同步電機伺服驅(qū)動控制器的硬件系統(tǒng)，搭建了相應(yīng)的試驗平臺。在Codewarrior集成開發(fā)環(huán)境下完成了整個伺服控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，并在PCMaster的基礎(chǔ)上完成了伺服控制系統(tǒng)上位機控制界面的設(shè)計。實驗及使用證明，所研制的試驗軟硬件平臺能很好地完成永磁同步電機位置伺服控制功能，能夠完全滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求。
標簽： 永磁同步電機 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-08-02
上傳用戶：sh19831212
作為數(shù)控機床、機器人等的重要組成部分，隨著加工制造、汽車等行業(yè)的發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)成為國內(nèi)外研究和應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。同時隨著功率電子器件和微處理器的進步，伺服系統(tǒng)也逐步向全數(shù)字化方向發(fā)展，全數(shù)字化系統(tǒng)具有可靠性高、實現(xiàn)新控制策略容易、功能豐富等優(yōu)點。 本文論述了永磁同步電機空間矢量脈寬調(diào)制控制的最新發(fā)展，分析了從基礎(chǔ)理論到最新的控制算法的有關(guān)永磁同步電機空間矢量控制的許多問題。在對永磁同步電動機(PMSM)的數(shù)學模型和控制理論進行全面、深入研究的基礎(chǔ)上，本文在PMSM 的電壓空間矢量的弱磁控制方面做了大量的理論和實驗研究，提出一種基于空間矢量PWM (SVPWM)的PMSM 定子磁鏈弱磁控制定方法，在電機轉(zhuǎn)速達到基本轉(zhuǎn)速之前采用最大轉(zhuǎn)矩/電流策略控制，超過基本轉(zhuǎn)速之后采用弱磁擴速的電流控制策略，使電機具有更大的調(diào)速空間，該策略可實現(xiàn)電壓矢量近似連續(xù)調(diào)節(jié)，有效減小了PMSM 的轉(zhuǎn)矩脈動，提高了系統(tǒng)的性能，仿真結(jié)果證明了這一結(jié)論。 在上述工作的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了一套基于TMS320LF2407A 的高性能全數(shù)字永磁交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空間矢量PWM 控制為核心。
標簽： 永磁同步電動機 調(diào)速控制
上傳時間： 2013-06-08
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