本文的主要工作是設(shè)計與開發(fā)了用于機床主軸直接驅(qū)動的全數(shù)字化永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺，并利用該平臺進行了仿真和實驗研究，仿真和實驗結(jié)果驗證了該系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性。 首先，詳細闡述了坐標變換理論，根據(jù)永磁同步電動機的本體結(jié)構(gòu)推導了其在各坐標系下的數(shù)學模型，深入研究了永磁同步電動機的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的基本原理和特性進行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機系統(tǒng)的仿真模型。整個仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測量模塊、坐標變換模塊、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結(jié)果驗證了矢量控制和SVPWM技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)的可行性，同時為系統(tǒng)平臺設(shè)計提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動靜態(tài)特性和減小轉(zhuǎn)動脈動，采用DSP TMS320F2812為核心進行了永磁同步電動機全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。系統(tǒng)硬件包括電流檢測、速度檢測、顯示電路、驅(qū)動電路、主電路和系統(tǒng)保護電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實現(xiàn)，采用基于id=0的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方法，完成對永磁同步電動機的解耦控制。速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用常規(guī)PI控制算法，逆變器采用SVPWM控制策略。同時，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖，包括系統(tǒng)初始化程序、速度和電流調(diào)節(jié)程序、SVPWM的實現(xiàn)以及功率驅(qū)動保護等子程序等。 最后，在實驗平臺上做了大量深入的實驗研究工作，并對試驗波形做了深入分析。結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應(yīng)速度快，低轉(zhuǎn)速運行平穩(wěn)和抗干擾能力強等優(yōu)點，可以滿足主軸直接驅(qū)動要求。
上傳時間： 2013-05-18
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盤式永磁無刷直流電動機的設(shè)計可以借鑒圓柱式無刷直流機和一般盤式電機設(shè)計的方法,但又有其獨特的特點.本文主要研究的盤式永磁無刷直流電機的電磁分析與設(shè)計.考慮到盤式電機特殊的磁場形式,本文從磁場分析方法入手,研究了盤式永磁無刷直流電機的電磁設(shè)計特點,比較了與普通圓柱式電機之間的異同,并給出了一個電磁設(shè)計程序.
上傳時間： 2013-07-15
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本文結(jié)合XBZ智能箱式變電站的研究和開發(fā)，提出了基于CAN總線的箱式變電站綜合自動化系統(tǒng)，主要內(nèi)容如下： (1)總體介紹箱式變電站的一次方案設(shè)計、綜合自動化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能以及技術(shù)參數(shù)分析。 (2)對CAN總線技術(shù)進行研究分析，在此基礎(chǔ)上制訂了自定義應(yīng)用層的CAN總線通信協(xié)議，該協(xié)議是綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)進行數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)。 (3)討論交流采樣的工作原理和電量參數(shù)測量理論，包括交流采樣同步方法，電參數(shù)計算公式，有效值開方運算的討論。 (4)根據(jù)箱式變電站綜合自動化的要求，對智能測控單元進行了全面的軟硬件設(shè)計。 (5)討論OPC技術(shù)的應(yīng)用并設(shè)計一個OPC數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器，OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器能使監(jiān)控軟件與智能測控單元數(shù)據(jù)通信協(xié)議無關(guān)，使監(jiān)控主站成為開放軟件平臺。 調(diào)試與測試結(jié)果表明本文所研制的系統(tǒng)交流采樣達到設(shè)計精度要求、CAN總線工作正常，這在一定程度上驗證了設(shè)計的有效性和正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文首先介紹無刷直流電機原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真模型，并對各個仿真模塊進行了分析。設(shè)計了無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路。該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機為核心，功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個組成部分，給出了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施。針對雙閉環(huán)無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，深入研究了基于串級PI控制的控制策略，給出了參數(shù)選擇方法，并進行了仿真分析。根據(jù)所設(shè)計的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應(yīng)用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實現(xiàn)模塊，包括啟動按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應(yīng)用層程序調(diào)用物理層程序模塊，通過一定的算法邏輯，實現(xiàn)整個系統(tǒng)軟件的功能。最后對無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了調(diào)試。給出了系統(tǒng)運行中的電壓、速度和電流等信號的實測波形，并進行了分析。調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有良好的調(diào)速性能，達到預(yù)期的效果。
上傳時間： 2013-07-11
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電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，但是其高故障率對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，在分析傳統(tǒng)電動機保護裝置不盡完善的基礎(chǔ)上，研制功能完善、可靠性高的電動機保護裝置已經(jīng)成為必要。 本文在查閱了大量文獻資料的基礎(chǔ)上，介紹了微機保護的發(fā)展歷史、技術(shù)特點和發(fā)展方向，結(jié)合實際科研課題，在理論聯(lián)系實際的基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了硬件以TMS320F206處理器為核心，軟件以傅氏算法為核心的新型電動機微機保護測控系統(tǒng)。 文中首先運用對稱分量法對電動機的三相短路、兩相短路、單相接地短路和斷相等常見對稱和不對稱故障進行了分析，在結(jié)合電動機微機保護原理的基礎(chǔ)上，提出了可靠性高、實用性強的電動機微機保護方案。然后根據(jù)微機保護系統(tǒng)的快速、準確的發(fā)展趨勢和DSP數(shù)字信號處理芯片的特點，設(shè)計并實現(xiàn)了一種DSPTMS320F206+單片機8051雙CPU結(jié)構(gòu)的電動機微機保護測控裝置。DSP作為主CPU芯片主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和保護等功能，8051作為從CPU主要完成鍵盤處理、液晶顯示處理和通訊等人機對話功能。此雙CPU結(jié)構(gòu)具有并行工作、分工合作的優(yōu)點，既保證了繼電保護的速動性、選擇性、靈敏性和可靠性，又實現(xiàn)了實時測量的高精度。文中對此裝置硬件系統(tǒng)的設(shè)計進行了詳細的分析，并結(jié)合對微機保護數(shù)據(jù)處理算法和電動機微機保護原理的研究，設(shè)計了保護裝置的軟件系統(tǒng)，二者都采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，可移植性強。 通過對設(shè)計成的保護裝置樣機進行調(diào)試和分析，初步驗證了系統(tǒng)硬件部分和軟件部分設(shè)計的正確性；通過靜態(tài)模擬實驗，初步驗證了保護裝置的可靠性。
標簽： 電動機 微機保護 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-29
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裝備多個電機的分布式驅(qū)動電動車，由于其特殊的布置形式而在提高汽車操縱穩(wěn)定性方面具有令人矚目的潛力。本課題針對雙電機分布式驅(qū)動電動車中速度位置傳感器信號的處理，以及實施車體穩(wěn)定性控制的上位機與電機控制器間信息交換開展了研究。 雙電機分布式驅(qū)動電動車中使用了旋轉(zhuǎn)變壓器作為電機轉(zhuǎn)子(車輪)速度位置傳感器。本文采用旋轉(zhuǎn)變壓器/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDC)芯片AD2S90實現(xiàn)旋變信號的解調(diào)，此方案成功應(yīng)用在分布式驅(qū)動電動車永磁同步電機控制系統(tǒng)中；同時提出了使用TMS320F2812，運用過采樣、數(shù)字濾波技術(shù)直接解調(diào)旋變信號的軟件方案，此方案的優(yōu)點在于省去了RDC芯片的成本，同時可以方便的改變算法參數(shù)，在系統(tǒng)硬件、軟件算法時間耗費和濾波特性之間做出靈活的選擇。 采用CAN總線通訊技術(shù)實現(xiàn)上位機與兩電機控制器間的轉(zhuǎn)矩和速度信息交換。課題進行了車體CAN通訊軟硬件設(shè)計。基于CAN總線的分布式驅(qū)動電動車運行穩(wěn)定，電機轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速。CAN通訊滿足了車體穩(wěn)定性控制的實時性和可靠性要求，同時具有極佳的擴展能力。
上傳時間： 2013-07-07
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隨著工業(yè)電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的非線性負載越來越多，由此帶來的諧波公害越來越嚴重。應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對諧波等進行經(jīng)濟、有效地補償是目前急待解決的重要問題之一。消除諧波的方法是加裝濾波裝置。對高壓大容量諧波源國內(nèi)外目前主要是采用LC諧振型無源濾波器(PassivePowerFilter，PF)，這些濾波器還兼有無功和負序補償功能。盡管PF具有初期投資小、運行效率高等優(yōu)點，但其濾波效果受電力系統(tǒng)阻抗的影響較大，且只能消除特定次數(shù)的諧波，對于諧波次數(shù)經(jīng)常變化的負載濾波效果不好，還可能與系統(tǒng)發(fā)生串聯(lián)、并聯(lián)諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。進入80年代以后，隨著有源濾波技術(shù)的不斷深入和用戶對諧波問題的重視，以及電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大功率可關(guān)斷器件(GTR，GTO，IGBT等)的不斷進步，有源電力濾波器(ActivePowerFilter，APF)作為抑制電網(wǎng)諧波、補償供電系統(tǒng)無功功率的新型電力電子裝置得到迅速發(fā)展，其中又以并聯(lián)型有源電力濾波器的使用最為廣泛。 本文以并聯(lián)型注入式混合有源濾波器為基礎(chǔ)，就其設(shè)計與應(yīng)用的幾項重要技術(shù)進行了研究，論文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： 1.就國內(nèi)外有源濾波器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展概況作了較為全面的綜述，介紹了目前研究的熱點與難點。 2.研究了各型有源濾波器的基本拓撲結(jié)構(gòu)和運行原理，分析了其各自的優(yōu)缺點。 3.提出了一種適合大容量工程應(yīng)用的混合型濾波器結(jié)構(gòu)，結(jié)合工程實際完成了各組成部分的參數(shù)設(shè)計。 4.對各種諧波檢測算法進行了比較研究，提出了一種準確性較高、延時較短的新型檢測方法。 5.就APF中逆變器的PWM調(diào)制問題，提出了一種基于新的改進規(guī)則采樣法的死區(qū)補償方法。
標簽： 混合型 有源濾波 應(yīng)用研究
上傳時間： 2013-07-06
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目前，大多數(shù)實用的諧波抑制系統(tǒng)都使用已經(jīng)很成熟的無源濾波技術(shù)，但無源濾波器存在諸如易受系統(tǒng)參數(shù)影響、只能消除特定次諧波缺點。所以有源電力濾波器因其動態(tài)補償諧波的優(yōu)越性能已成為一項熱門的研究課題。但是我國的有源電力濾波器技術(shù)目前還沒有進入實用階段，多數(shù)只是進行理論上的探討研究。 本文的研究目的就是探討一種新的控制算法，設(shè)計一套實用的有源電力濾波器系統(tǒng)以補償諧波及無功功率。 本文的主要內(nèi)容如下： 1.介紹了目前常用的幾種典型的有源電力濾波器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、基本原理及其主要工作特點。 2.在第三章分析了諧波及無功電流的檢測即有源電力濾波器中指令電流運算電路部分。有源電力濾波器利用瞬時無功功率理論來檢測諧波和無功電流會使補償電流產(chǎn)生誤差。本文設(shè)計的并聯(lián)型有源電力濾波器采用一種新的控制算法來綜合補償非線性負載產(chǎn)生的諧波和無功功率。該方法可有效的區(qū)分用戶對于電壓、電流波形畸變的責任，并對其做出相應(yīng)的獎懲措施。電源電流經(jīng)過本文設(shè)計的有源電力濾波器補償后，其波形與公共連接點的電壓保持一致，根據(jù)這一特征，我們就可以區(qū)分公共連接點處供電部門和用戶的責任。由于電源電流和電壓波形保持同步變化，所以負載產(chǎn)生的無功功率完全得到了補償。為了減少離散傅立葉變換帶來的時間延遲，提高有源電力濾波器的動態(tài)響應(yīng)速度，采用了同步旋轉(zhuǎn)坐標系對諧波電壓提前一個采樣周期進行預(yù)測。 3.本文提出的有源電力濾波器控制算法非常簡單，用具有高速運算性能和強大控制功能的數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)十分容易。 4.對三相電路和單相電路根據(jù)實際運行可能出現(xiàn)的情況進行了大量的仿真研究，仿真結(jié)果也驗證了本文提出的有源電力濾波器的控制算法是有效可行的。 有關(guān)諧波源的研究是諧波問題的基礎(chǔ)，而諧波的補償和抑制是諧波問題研究的核心問題，因此本文的研究工作對于電力系統(tǒng)諧波的分析治理具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-23
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本文的研究工作主要是圍繞著變速恒頻雙饋風力發(fā)電機交流勵磁電源研究展開的.根據(jù)變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)對交流勵磁電源的要求,本文首先對目前適合用作交流勵磁電源的六種變換器進行了詳細深入地比較分析,認為在目前的電力電子技術(shù)條件下,兩電平電壓型雙PWM變換器是可用作變速恒頻雙饋風力發(fā)電機交流勵磁電源的最具優(yōu)勢的一種變換器,而多電平與軟開關(guān)技術(shù)的結(jié)合將是交流勵磁電源的發(fā)展方向.對網(wǎng)側(cè)PWM變換器的無電網(wǎng)電壓傳感器控制技術(shù)進行了研究,提出了一種基于虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的無電網(wǎng)電壓傳感器的矢量控制方案,解決了初始虛擬電網(wǎng)磁鏈準確觀測的難點,使網(wǎng)側(cè)PWM變換器不用對電網(wǎng)電壓進行采樣即可實現(xiàn)矢量控制,省去了電網(wǎng)電壓傳感器及其處理電路但并不影響其控制性能,仿真和實驗結(jié)果驗證了所提出方案的良好控制性能.在轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器的研究中,在電網(wǎng)電壓恒定的情況下對DFIG矢量形式的數(shù)學模型進行簡化,進行了基于定子磁鏈定向和基于定子電壓定向的轉(zhuǎn)子電流環(huán)控制器的設(shè)計研究.深入分析了DFIG風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能追蹤的機理和實現(xiàn)的方案,設(shè)計了基于定子電壓定向矢量控制、實現(xiàn)最大風能追蹤、有功和無功功率解耦的DFIG的控制方案.最后,將變速恒頻雙饋風力發(fā)電運行研究拓展到了電網(wǎng)故障條件下的運行控制.建立了計及電網(wǎng)電壓故障的變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)完整仿真模型,為系統(tǒng)不間斷運行的研究、改進控制策略的驗證和其它探索性研究提供了一個很好的平臺.
上傳時間： 2013-06-17
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v無刷直流電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護方便、運行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點，隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來越廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動機采用無位置傳感器控制，電動機結(jié)構(gòu)更加簡單，應(yīng)用范圍擴大，相對于有位置傳感器控制優(yōu)勢明顯。本論文圍繞無刷直流電動機的無位置傳感器控制進行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無刷直流電動機結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型，為分析無刷直流電動機無位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)無刷直流電動機反電勢過零檢測原理，對反電勢過零檢測法的各種實現(xiàn)方法進行研究，比較各種實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點，指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)上，給出帶通濾波法及其簡化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢三次諧波的方法。論文將直流電源負端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題-起動方法進行研究，在詳細分析“三段式”起動方法的實現(xiàn)過程的基礎(chǔ)上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無刷直流電動機無位置傳感器控制換相方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的換相方法，提高了電動機運行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法，無需對三次諧波積分即可得到換相時刻。 濾波器是反電勢法中反電勢過零檢測電路的重要組成部分。論文在分析無刷直流電動機端電壓信號特點的基礎(chǔ)上，給出濾波電路的技術(shù)要求，根據(jù)濾波器基本設(shè)計原理，分別對一階RC無源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進行電路設(shè)計和參數(shù)計算，并通過實驗驗證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過檢測反電勢過零點獲得可靠的換相信號創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無刷直流電動機無位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測誤差的原因，提出了相應(yīng)的校正方法。通過分析無刷直流電動機的換相過程，建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學模型，研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動機超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導通相環(huán)流，在理論分析的基礎(chǔ)上，進行了仿真計算，并與實驗結(jié)果對照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)建了由IGBT組成的簡化逆變器模型，并進行仿真研究。針對不同的開關(guān)頻率和柵極電阻，定量計算了IGBT開關(guān)過程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對逆變器的設(shè)計具有重要的指導意義。最后，論文研制了基于反電勢過零檢測法的無位置傳感器無刷直流電動機控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢過零檢測電路、驅(qū)動和逆變電路以及保護電路等，控制軟件包括電動機起動模塊(包括定位、加速、切換)、電動機運行控制模塊(包括過零檢測及校正、換相)和各保護功能模塊。對系統(tǒng)進行了調(diào)試，并對論文中所分析和提出的各種方法進行了相關(guān)的實驗研究，給出了實驗結(jié)果。
上傳時間： 2013-06-06
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