隨著國內(nèi)交流伺服電機等硬件技術(shù)逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計了交流永磁電機位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機的物理方程，通過坐標轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現(xiàn)功率驅(qū)動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語言C和單片機M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實時控制性能；由軟件方式實現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的伺服控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機的啟動，調(diào)速和定位等，并能達到系統(tǒng)的性能指標。
標簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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用一片CPLD實現(xiàn)數(shù)字鎖相環(huán),用VHDL或V語言
標簽： CPLD VHDL 數(shù)字鎖相環(huán)
上傳時間： 2013-05-27
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當今高新技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的高精度儀器設(shè)備對輸入電源，特別是對輸入交流電源的穩(wěn)壓精度要求越來越高。與此同時，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和用電負載的急劇增加，電壓波動和波形畸變等供電質(zhì)量問題日趨突出，不能滿足高精度儀器設(shè)備的需要，因而就需要在電網(wǎng)和這些設(shè)備之間增加高穩(wěn)壓精度、寬穩(wěn)壓范圍的交流穩(wěn)壓電源。基于Delta逆變技術(shù)的交流穩(wěn)壓電源既能進行瞬時的交流電壓穩(wěn)定補償，又能提高整流輸入端的功率因數(shù)，減少諧波對電網(wǎng)的污染，因而具有重要的實際意義和研究價值。 本文采取串聯(lián)補償型變換器作為主電路的拓撲結(jié)構(gòu)，并從能量雙向傳輸方面對主電路進行了詳細闡述。針對Delta逆變器工作特點對交流穩(wěn)壓電源的工作原理進行了分析，并提出一種正向補償采取整流加高頻斬波，負向補償采取有源箝位Buck變換器的工作模式。建立Delta逆變器與電網(wǎng)相互作用的等效電路模型，得出了理想補償電壓與實際補償電壓定量關(guān)系式，分析了逆變輸出濾波器的結(jié)構(gòu)、位置對濾波效果的影響和電氣參數(shù)對實際補償效果的作用規(guī)律。完成了逆變器的輸出濾波器、補償變壓器的設(shè)計和PWM整流器電容參數(shù)的計算。 針對穩(wěn)壓系統(tǒng)中Delta逆變器和PWM整流器兩個主體環(huán)節(jié)，對Delta逆變器的前饋、反饋控制特性和PWM整流器的間接、直接電流控制特性分別進行了綜合比較，并應(yīng)用MATLAB軟件建立了改進前饋控制與直接電流控制的仿真模型，對Delta逆變交流穩(wěn)壓速度和精度進行了系統(tǒng)仿真分析，給出了仿真波形，驗證了文中所述控制策略的可行性。
標簽： Delta 逆變技術(shù) 串聯(lián)補償
上傳時間： 2013-07-10
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隨著我國工業(yè)化進程加快，各種電力負荷迅速增加，造成了電網(wǎng)無功功率消耗增加，使電能的傳輸和利用效率降低，電能質(zhì)量中的無功功率補償問題變得越來越重要。靜止無功發(fā)生器(STATCOM)作為柔性交流輸電系統(tǒng)的重要裝置之一，是無功功率補償發(fā)展的趨勢。 論文首先介紹并比較了現(xiàn)有的無功補償裝置，分析了STATCOM相對于其他無功補償裝置的優(yōu)越性。總結(jié)了STATCOM的間接電流控制和直接電流控制兩種控制方式，并對兩種控制方式所衍生的幾種控制結(jié)構(gòu)進行了介紹，說明了其控制原理。 詳細討論了直接電流控制的幾種控制結(jié)構(gòu)，并建立了相應(yīng)的仿真模型，進行了仿真和比較分析。研究了它們在穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能上的優(yōu)缺點。其中重點討論了采用空間電壓矢量調(diào)制方法(SVPWM)跟蹤給定電壓矢量，來控制STATCOM的電流產(chǎn)生，并且采用直流側(cè)電壓可變給定。仿真結(jié)果證明此種方法具有直流側(cè)電壓利用率高、降低功率器件的開關(guān)損耗、適應(yīng)電網(wǎng)電壓不對稱的環(huán)境的優(yōu)點。 介紹了基于FPGA和DSP硬件開發(fā)平臺設(shè)計方法。對FPGA的控制軟件編程設(shè)計進行了詳細討論，其中重點討論了應(yīng)用DSP builder。工具箱實現(xiàn)全數(shù)字三相鎖相環(huán)和SVPWM控制模塊的方法。
標簽： STATCOM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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脈沖電暈法煙氣脫硫脫硝技術(shù)是利用電暈放電產(chǎn)生的高能電子與中性分子碰撞，產(chǎn)生自由基和活性粒子，在有氨加入的條件下，將SO2、NOx轉(zhuǎn)化為硫銨和硝銨。根據(jù)現(xiàn)有脈沖電暈法電源設(shè)備不能大規(guī)模工業(yè)化實踐應(yīng)用的缺點，設(shè)計了一種新型的高頻高壓交直流疊加的脫硫脫硝電源。 本文重點介紹了交、直流電源的工作原理，對電源中的串聯(lián)諧振情況進行了具體的分析，交流電源采用串聯(lián)負載串聯(lián)諧振的工作方式，直流電源采用并聯(lián)負載串聯(lián)諧振的工作方式。通過變壓器升壓和諧振升壓，可使交流電壓的上升率大于200V/us，直流電壓可達到上萬伏。同時計算了電源的主要參數(shù)，為實驗打下基礎(chǔ)。為了進一步提高交流電壓的頻率，針對感性負載，采用全橋移相軟開關(guān)控制策略，為開關(guān)器件提供零電壓關(guān)斷條件。通過理論分析、仿真及實驗對軟、硬開關(guān)過程及損耗進行比較，證明軟開關(guān)對提高開關(guān)頻率的促進作用。 為方便對交、直流電壓幅值進行調(diào)節(jié)，設(shè)計了電源控制系統(tǒng)，采用兩個數(shù)字PID控制器，能同時對二者的幅值進行控制，并以液晶和鍵盤作為人機交互界面，方便用戶的操作。 交直流疊加的電源可以使反應(yīng)器產(chǎn)生穩(wěn)定、寬范圍、有效的流光。交流電壓使放電增強，產(chǎn)生的自由基多，氧化脫除量增加。直流基壓驅(qū)使正離子和電子離開流光通道，自由基分布更廣，與SO2等接觸面增加，增強脫硫脫硝效果。 本文也對脫硫脫硝系統(tǒng)的電磁干擾情況進行分析，并采用接地、屏蔽、隔離等方法提高系統(tǒng)的電磁兼容性能。
標簽： 脫硫 大容量 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代電機技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)及計算機技術(shù)等支撐技術(shù)的快速發(fā)展，先前困擾著交流伺服系統(tǒng)的電機控制復雜、調(diào)速性能差等問題取得了突破性的進展。交流伺服系統(tǒng)的性能日漸提高，價格趨于合理。交流伺服系統(tǒng)取代直流伺服系統(tǒng)尤其是在高精度、高性能要求的伺服驅(qū)動領(lǐng)域成了現(xiàn)代伺服控制系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。由于感應(yīng)電機具有結(jié)構(gòu)堅固，制造容易，價格低廉等優(yōu)勢，因而感應(yīng)電機伺服系統(tǒng)具有很好的發(fā)展前景，代表了將來交流伺服技術(shù)的發(fā)展方向。 首先，本文結(jié)合大量的文獻資料，總結(jié)和分析了當前交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，明確了加強開發(fā)交流感應(yīng)電機伺服系統(tǒng)的意義。 其次，深入研究了矢量控制的坐標變換理論和交流感應(yīng)電機的數(shù)學模型。在此基礎(chǔ)闡述了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制原理，建立其相應(yīng)的控制方程。結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的原理，提出了交流伺服系統(tǒng)的控制方案。 再次，本研究以DSP TMS320F2812A為核心控制單元，以一體化智能功率模塊(ASIPM)為功率電路主體，基于模塊化設(shè)計原則設(shè)計和實現(xiàn)了一臺軟、硬件結(jié)合的全數(shù)字化控制系統(tǒng)；并對設(shè)計中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了理論研究和實踐探索。 最后，對感應(yīng)電機伺服系統(tǒng)進行了試驗研究。本文通過實驗分析，驗證了系統(tǒng)設(shè)計方案的有效性和可行性，并指出了系統(tǒng)進一步的改進方向。
標簽： DSP 交流伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-01
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在電力機車牽引、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)用還需要進一步的研究。 為了解決這些問題，本文針對異步電動機在兩相靜止坐標系下的數(shù)學模型，對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和兩種改進的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了研究。在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，詳細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，使電機在全速運行的范圍內(nèi)都能夠得到準確的定子磁鏈。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)和兩種改進的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)擴展到基頻以上的弱磁范圍內(nèi)的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)中，對其進行了相關(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)模型能夠在電機運行的全速范圍內(nèi)準確地估計定子磁鏈。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)果進行了對比。仿真結(jié)果表明，兩種改進的直接轉(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。針對電機運行在基頻以上的弱磁調(diào)速情形，本文運用三種不同的直接轉(zhuǎn)矩控制方法分別進行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明，兩種改進的直接轉(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。
標簽： 異步電機 直接轉(zhuǎn)矩 控制理論
上傳時間： 2013-04-24
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隨著通訊技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對通訊用電源和電力操作電源的性能、重量、體積、效率和可靠性都提出了更高的要求。而應(yīng)用于中大功率場合的全橋變換器與軟開關(guān)的結(jié)合解決了這一問題。因此，對其進行研究設(shè)計具有十分重要的意義。 首先，論文闡述PWM DC/DC變換器的軟開關(guān)技術(shù)，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，選定適合于本論文的零電壓開關(guān)軟開關(guān)技術(shù)的電路拓撲，并對其基本工作原理進行闡述，同時給出ZVS軟開關(guān)的實現(xiàn)策略。 其次，對選定的主電路拓撲結(jié)構(gòu)進行電路設(shè)計，給出主電路中各參量的設(shè)計及參數(shù)的計算方法，包括輸入、輸出整流橋及逆變橋的器件的選型，輸入整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設(shè)計以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計。 然后，論述移相控制電路的形成，對移相控制芯片進行選擇，同時對移相控制芯片UC3875進行詳細的分析和設(shè)計。對主功率管MOSFET的驅(qū)動電路進行分析和設(shè)計。 最后，基于理論計算，對系統(tǒng)主電路進行仿真，研究其各部分設(shè)計的參數(shù)是否合乎實際電路。搭建移相控制ZV SDC/DC全橋變換器的實驗平臺，在系統(tǒng)實驗平臺上做了大量的實驗。 實驗結(jié)果表明，論文所設(shè)計的DC/DC變換器能很好的實現(xiàn)軟開關(guān)，提高效率，使輸出電壓得到穩(wěn)定控制，最后通過調(diào)整移相控制電路，可實現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實用價值。
上傳時間： 2013-08-04
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混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術(shù)，具有低污染和低油耗的特點，尤其在油價日益攀高的今天，成為國內(nèi)外汽車發(fā)展的新熱點。驅(qū)動控制器作為混合動力汽車中的主要部件，在混合動力汽車中起到至關(guān)重要的作用，對其進行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車發(fā)電機/電動機一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣。由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，因此該電機成為本課題混合動力汽車傳動中所使用的電機，論文建立了永磁電動機的數(shù)學模型，分析了矢量控制原理；在矢量控制原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了基于TMS320F2812的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，詳細闡述了旋轉(zhuǎn)變壓器及其解碼芯片在系統(tǒng)中的角度和速度的檢測原理以及系統(tǒng)中其他重要的單元。設(shè)計了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，詳細闡述了關(guān)鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序：使用UG軟件設(shè)計出控制器的殼體。最后進行了實驗研究，給出SVPWM波形、相電流波形，進行了全文總結(jié)，提出了下一步工作的建議。
上傳時間： 2013-05-21
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數(shù)百萬門至上千萬門的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應(yīng)用于通信、消費類電子和車用電子類等領(lǐng)域，但國內(nèi)市場基本上是國外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時鐘分布質(zhì)量變的越來越重要，時鐘延遲和時鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內(nèi)的時鐘延遲，減小時鐘偏差，主要有利用延時鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設(shè)計和模擬設(shè)計。雖然用模擬的方法實現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時間、設(shè)計難易程度以及可復用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來實現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎(chǔ)，對全數(shù)字延時鎖相環(huán)(DLL)電路進行分析研究和設(shè)計，在此基礎(chǔ)上設(shè)計出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的模塊電路。 本文作者在一年多的時間里，從對電路整體功能分析、邏輯電路設(shè)計、晶體管級電路設(shè)計和仿真以及最后對設(shè)計好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計出了符合指標要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開發(fā)自我知識產(chǎn)權(quán)的FPGA奠定了堅實的基礎(chǔ)。 本文先簡要介紹FPGA及其時鐘管理技術(shù)的發(fā)展，然后深入分析對比了DLL和PLL兩種時鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設(shè)計考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構(gòu)設(shè)計。最后對DLL整體電路進行整體仿真分析，驗證電路功能，得出應(yīng)用參數(shù)。在設(shè)計中，用Verilog-XL對部分電路進行數(shù)字仿真，Spectre對進行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設(shè)計采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫建模，設(shè)計出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動時間為28ps，在輸入100MHz時鐘時的功耗為200MW，達到了國外同類產(chǎn)品的相應(yīng)指標。最后完成了輸出電路設(shè)計，可以實現(xiàn)時鐘占空比調(diào)節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時鐘分頻等時鐘頻率合成功能。
上傳時間： 2013-06-10
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