基于DSP在線式UPS不間斷電源控制系統(tǒng)的研究
上傳時間： 2013-07-08
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本課題提出了一套采用直流斬波技術(shù)的永磁無刷直流電機的調(diào)速控制系統(tǒng)。一方面研制了一種新穎的端電壓邏輯換相控制策略，它通過分析電機三相繞組端電壓的大小關(guān)系得出控制逆變橋開關(guān)管導(dǎo)通的信號。結(jié)合電機預(yù)定位起動原理，設(shè)計出的端電壓邏輯信號分析處理電路，有效克服了電機起動的困難，確保電機的順利起動，并在實驗結(jié)果中得到了論證。這種完全用硬件電路來實現(xiàn)電機的電子換相，無疑大大降低了控制系統(tǒng)的成本，具有一定的實用價值。另一方面采用直流斬波技術(shù)的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，從而大大減小了電流的脈動。本文闡述的方法不但適用于一般的三相四線制無刷直流電機，還適用于三相三線制的電機,從而擴大了其應(yīng)用的范圍。 本論文先對無位置傳感器永磁無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)和基本原理進行了詳細的介紹；然后分別著重介紹了兩個部分的設(shè)計工作：無刷直流電機的驅(qū)動控制和采用直流斬波技術(shù)的調(diào)速系統(tǒng)；最后給出了相關(guān)的實驗結(jié)果和結(jié)論。 根據(jù)上述設(shè)計方案設(shè)計的無位置傳感器永磁無刷直流電動機調(diào)速控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)電機的平滑起動、無振動和失步現(xiàn)象，具有良好的調(diào)速性能。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流
上傳時間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對作為工業(yè)裝備重要驅(qū)動源之一的伺服系統(tǒng)的性能提出了越來越高的要求。永磁同步電機( PMSM)作為交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護保養(yǎng)等優(yōu)點，正得到越來越廣泛地應(yīng)用。要構(gòu)建高性能的伺服系統(tǒng)，好的伺服控制系統(tǒng)則必不可缺，本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統(tǒng)這一主題展開研究。 根據(jù)永磁同步電機的動態(tài)dq數(shù)學(xué)模型，從實現(xiàn)高性能的轉(zhuǎn)矩控制出發(fā)，對永磁同步電機的矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等控制策略進行了比較分析。針對本伺服系統(tǒng)永磁同步電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點，選用了具有線性控制轉(zhuǎn)矩特性，能獲得比較平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩輸出的基于轉(zhuǎn)子磁場定向的id=0的矢量控制策略，同時還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)，并在MATLAB仿真平臺對所選控制方案進行了仿真研究。 對控制系統(tǒng)的軟件部分進行了設(shè)計，詳細分析了針對16位定點DSP控制器TMS320LF2407A的程序設(shè)計特點，建立了電機的標(biāo)幺值模型，解決了變量的定標(biāo)問題。并介紹了電機控制程序的總體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)模塊的詳細設(shè)計過程。 為實現(xiàn)高性能的伺服控制系統(tǒng)，使伺服系統(tǒng)輸出平滑的轉(zhuǎn)矩，本文還對電壓型PWM逆變器“死區(qū)效應(yīng)”引入的轉(zhuǎn)矩脈動進行了分析，分析表明了在永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)中，由“死區(qū)效應(yīng)”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系，并應(yīng)用一種實用的死區(qū)補償技術(shù)減小了轉(zhuǎn)矩脈動，提高了系統(tǒng)的性能。 最后在伺服系統(tǒng)實驗平臺上對伺服控制系統(tǒng)進行綜合調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上做了大量的實驗研究，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)性能可靠且擁有優(yōu)良的調(diào)速性能。
標(biāo)簽： 永磁同步電機 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-18
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矢量控制一直是電機控制領(lǐng)域的熱門話題。本文以異步電機為研究對象，以矢量控制的解耦思想為基礎(chǔ)，采用自動控制的有關(guān)方法，對矢量控制進行了探討，著重研究了矢量控制系統(tǒng)中控制器的設(shè)計。 @@ 本文對矢量控制和自動控制的相關(guān)理論進行了簡單的介紹，包括矢量控制的原理、坐標(biāo)變換、控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)等。按照矢量控制的解耦思想將耦合的交流電機模擬為解耦的直流電機進行控制，解耦后的交流電機可對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)速進行獨立控制。在設(shè)計磁鏈控制器和速度控制器時，通過使用自動控制的相關(guān)原理，使得轉(zhuǎn)子磁鏈和電機轉(zhuǎn)速達到了預(yù)期的性能要求。本文使用的設(shè)計方法是先在連續(xù)域下設(shè)計控制器，然后將其離散化為數(shù)字控制器，并對連續(xù)域下的控制器和離散域下的控制器進行了仿真和比較。電機轉(zhuǎn)速是本文的一個重要參數(shù)，文中專門設(shè)計了轉(zhuǎn)速實驗，并對測量結(jié)果進行了誤差分析。最后，對本文設(shè)計方法的不足之處進行了簡單的說明，也給出了對應(yīng)的改善方法。 @@ 仿真表明，本文設(shè)計的矢量控制系統(tǒng)達到了良好的控制效果。 @@關(guān)鍵字：矢量控制、磁鏈調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器
標(biāo)簽： 異步電機 分 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-17
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由于電動助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS），成為轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的主流。 @@ 本文在詳細了解EPS系統(tǒng)性能要求和工作原理的基礎(chǔ)上，對各種已有的EPS助力電機進行了總結(jié)和比較。對比結(jié)果表明，無刷直流電機（BLDC）憑借其顯著的優(yōu)點，成為EPS助力電機的較優(yōu)選擇。 @@ 無刷直流電機作為一種由電動機本體和驅(qū)動器組成的機電一體化產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的直流電機一樣，具有良好的起動和調(diào)速性能，并且由于用電子換向取代了機械換向，不存在傳統(tǒng)直流電機的換向火花和機械噪聲，在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍還在進一步擴展。然而，BLDC電機作為EPS系統(tǒng)的助力電機也并非全無缺點。永磁電機中固有的齒槽轉(zhuǎn)矩的存在，以及由于采用120°換向工作模式造成的轉(zhuǎn)矩波動，都會嚴重影響EPS系統(tǒng)的操控性能。 @@ 本課題針對無刷直流電機在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用，根據(jù)EPS系統(tǒng)對助力電機的要求，設(shè)計了一臺轉(zhuǎn)向助力用永磁無刷直流電動機，并使用有限元方法對電機性能進行了分析。為了反映參數(shù)變化對電機性能的影響，從而為電機的設(shè)計提供指導(dǎo)，我們還用場路耦合的解析算法對電機性能進行了分析。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對永磁電機中的齒槽轉(zhuǎn)矩進行了研究，并針對樣機提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱方法，然后使用三維有限元的方式對所提出的方法進行了仿真驗證。 @@ 根據(jù)EPS系統(tǒng)的工作原理，探討了助力電機的控制策略，并設(shè)計了帶傳感器的無刷直流電機的控制系統(tǒng)。分別完成控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計，并進行了相關(guān)實驗，結(jié)果表明基本達到了設(shè)計的目標(biāo)。 @@關(guān)鍵詞：EPS、無刷直流電機、電機設(shè)計與優(yōu)化、有限元、控制器設(shè)計
上傳時間： 2013-07-29
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目前離心機的變頻控制，采用的多是通用變頻器，沒有自主開發(fā)的離心機專用的交流調(diào)速控制器。同時，在控制方法上采用的主要還是V/F控制以及矢量控制，而效率更高，性能更好的直接轉(zhuǎn)矩控制方法則還沒有得到廣泛的應(yīng)用。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計算與控制交流電動機的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向，借助于離散的兩點式調(diào)節(jié)(Bang-Bang控制)產(chǎn)生PWM信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制，獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制，控制結(jié)構(gòu)簡單、控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，限制在一拍內(nèi)，是一種具有高動態(tài)響應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)。本文通過對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理的分析、軟硬件的設(shè)計制作、系統(tǒng)的調(diào)試試驗，得到以下結(jié)論: ⑴直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)迅速； ⑵直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，低速階段轉(zhuǎn)矩脈動明顯，通過采用異步電動機適應(yīng)全速的U-I模型，以及扇區(qū)細化等，可以有效減小轉(zhuǎn)矩脈動;由于轉(zhuǎn)矩和磁鏈采用離散的兩點式調(diào)節(jié)，即使在高速運行階段轉(zhuǎn)矩也有輕微的脈動，通過細分磁鏈扇區(qū)，采用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)可以有效減小脈動，提高系統(tǒng)控制性能； ⑶直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，檢測環(huán)節(jié)及其重要，特別是電壓、電流的檢測。無論采用哪種電機模型，電壓和電流都是最主要的參數(shù)，準(zhǔn)確的電壓、電流檢測能夠增加電機模型的正確性，為控制提供基本的保障； ⑷直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，對電機參數(shù)的要求簡單，只需要知道電動機定子電阻，因此直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的魯棒性強，易于移植。
標(biāo)簽： 離心機 異步電動機 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-04-24
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)(DTC)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)，它采用空間矢量分析的方法，直接在定子坐標(biāo)系下計算并控制異步電機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，采用定子磁場定向，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制，從而能夠快速而準(zhǔn)確地控制異步電動機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。目前在高速離心機行業(yè)，普遍采用通用型變頻器，其通用性好，但參數(shù)較多，價格較貴，為了降低成本增強控制性能，本文利用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的優(yōu)點，采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略設(shè)計并制作了針對高速離心機的專用變頻器。 本文介紹了異步電動機和逆變器的基本數(shù)學(xué)模型，分析了異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，以及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本組成，對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究，建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系統(tǒng)，介紹了仿真模型的各組成部分，包括3/2變換、定子磁鏈、電機轉(zhuǎn)矩觀測模型、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器、扇區(qū)判斷、開關(guān)表選擇等，給出了系統(tǒng)加減負載和加減轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果，仿真結(jié)果表明了其磁鏈軌跡近似為圓形，系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，同時證明了建立的轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測模型以及控制算法的正確性和可行性。根據(jù)仿真實現(xiàn)方法以及結(jié)果的指導(dǎo)，設(shè)計并制作了整個系統(tǒng)的硬件電路，包括主電路(單相整流、濾波、制動電路、啟動限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅(qū)動隔離放大、采樣)并對各器件進行選型，給出了硬件各部分電路圖；最后介紹了系統(tǒng)的軟件流程以及各模塊的程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)的軟件部分采用C語言進行編程，實現(xiàn)了定子相電流的采樣、定子相電壓的計算、定子磁鏈的計算和開關(guān)信號的輸出等功能。在分別對硬件和軟件各部分進行調(diào)試后，進行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，以TMS320F2808作為控制器，在一臺功率為1.5KW的交流異步電機上實現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制。
標(biāo)簽： 直接轉(zhuǎn)矩控制 變頻器
上傳時間： 2013-05-31
上傳用戶：y307115118
近年來，多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應(yīng)用，而其控制策略和電路拓撲等已成為了研究熱點。相對傳統(tǒng)的兩電平逆變器，它具有效率高動態(tài)性能好，對電動機產(chǎn)生的諧波少，適合高壓大容量等優(yōu)點。但隨著電平數(shù)的增加，基本控制算法越來越復(fù)雜，同時還存在中點電壓不平衡等問題。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于多電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件控制電路，提高了系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對象，首先介紹了三電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理，對三電平逆變器的電路方程進行了深入的分析，在開關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了三電平逆變器的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法進行了改進，并詳細推導(dǎo)了該調(diào)制算法的計算公式，結(jié)合中點電位控制來確定開關(guān)矢量的作用順序，使仿真和實現(xiàn)都比較容易。然后重點分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問題產(chǎn)生的原因，提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點電位平衡控制方法進行了仿真分析，證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-05-20
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地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制是影響列車安全可靠運行的重要因素，牽引變流模塊是整個列車交流傳動系統(tǒng)的核心設(shè)備，而牽引轉(zhuǎn)矩控制又是最關(guān)鍵的部分。本文以某城市國產(chǎn)化地鐵列車為研究對象，主要針對牽引轉(zhuǎn)矩控制方案進行研究并通過設(shè)計列車通信網(wǎng)絡(luò)對牽引轉(zhuǎn)矩實施監(jiān)測。 論文首先介紹地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀，分析目前高性能交流調(diào)速方法在地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀。并簡要介紹了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)的研究現(xiàn)狀和CANopen總線協(xié)議在軌道交通車輛中的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀。 采用可編程邏輯控制器PLC及其子模塊構(gòu)建了通信網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)，并設(shè)計了通信網(wǎng)絡(luò)軟件。對CANopen的通信報文進行了具體設(shè)計，實現(xiàn)了應(yīng)用層協(xié)議CANopen的功能。 根據(jù)實際運行的需求，對牽引電機轉(zhuǎn)矩控制、牽引逆變器的PWM控制方式進行了研究。采用帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制方法，應(yīng)用帶定時調(diào)制環(huán)節(jié)的滯環(huán)電流比較PWM和優(yōu)化脈沖控制方案分段對逆變器進行PWM控制。通過設(shè)計牽引系統(tǒng)與CANopen網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)對牽引控制效果的監(jiān)測，并對牽引特性曲線進行分析；選取特性曲線上的特定工作點，對牽引控制效果進行了分析說明。測試結(jié)果表明本文討論的牽引矢量控制和PWM控制方案能夠很好地滿足列車運營對牽引轉(zhuǎn)矩的要求。 目前，該系統(tǒng)正在進行線路運行調(diào)試和性能改進，準(zhǔn)備交付用戶進行商業(yè)線路運營，具有很好的工程應(yīng)用價值。
標(biāo)簽： CANopen 地鐵列車 轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-08-02
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三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。在三相系統(tǒng)中，引起電壓不平衡的主要原因是發(fā)電機的輸出電壓不平衡和負載不平衡兩方面，電壓不平衡比較嚴重時，會給系統(tǒng)帶來諸多危害。近年來，STATCOM因其動態(tài)響應(yīng)速度快，電流諧波含量小，裝置體積小等優(yōu)點，在電壓不平衡補償中的應(yīng)用越來越廣。 首先本文研究了基于IGCT的STATCOM主電路。為了獲得更高的輸出電壓，通常需要將IGCT串聯(lián)使用。然而在器件串聯(lián)使用時，由于其特性的差異會產(chǎn)生暫態(tài)電壓分配不均衡，導(dǎo)致個別器件上產(chǎn)生過電壓而威脅器件的安全，嚴重時會燒毀器件。因此需要采用均壓電路來保證串聯(lián)結(jié)構(gòu)中電壓的平均分配。本文重點對IGCT串聯(lián)均壓電路和緩沖電路進行了設(shè)計，在分析串聯(lián)均壓電路的同時，計算了吸收電容和吸收電阻的取值范圍。而后，對緩沖電路進行了Pspice仿真，通過仿真驗證了均壓電路的工作效果。結(jié)果表明，吸收電容和吸收電阻的取值合適，能夠?qū)GCT的串聯(lián)運行起到很好的保護作用。本文還對100Kvar/660VSTATCOM的主電路進行了參數(shù)設(shè)計，對IGCT的型號和各主要元件進行了選擇。 本文重點研究了不平衡系統(tǒng)中STATCOM的控制策略。建立了基于IGCT的STATCOM的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)STATCOM的電流暫態(tài)模型，對電流電壓進行序分解，并做D—Q坐標(biāo)變換，建立STATCOM在靜止坐標(biāo)系下的正、負序數(shù)學(xué)模型。基于建立的負序模型，研究STATCOM在不平衡情況下的控制策略，本文采用無差拍控制方法；根據(jù)實際補償時遇到的問題：收斂速度慢、依賴固定的負載模型、魯棒性差等，對無差拍控制方法進行了優(yōu)化設(shè)計。該優(yōu)化方法在傳統(tǒng)無差拍的基礎(chǔ)上引入了參考電流觀測器和狀態(tài)觀測器；文中具體設(shè)計了這個改進無差拍控制器和其相關(guān)電路。經(jīng)分析與仿真驗證了本文提出的優(yōu)化控制方法，將該方法應(yīng)用于STATCOM不平衡補償器，取得了良好的不平衡補償性能、快速的動態(tài)響應(yīng)和良好的魯棒性。
上傳時間： 2013-06-05
上傳用戶：abc123456.
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