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
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目前離心機(jī)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(jī)專用的交流調(diào)速控制器。同時(shí)，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(jì)算與控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)(Bang-Bang控制)產(chǎn)生PWM信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制手段直接、信號(hào)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(dòng)態(tài)響應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)。本文通過對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理的分析、軟硬件的設(shè)計(jì)制作、系統(tǒng)的調(diào)試試驗(yàn)，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(hào)處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩動(dòng)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(dòng)明顯，通過采用異步電動(dòng)機(jī)適應(yīng)全速的U-I模型，以及扇區(qū)細(xì)化等，可以有效減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng);由于轉(zhuǎn)矩和磁鏈采用離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)，即使在高速運(yùn)行階段轉(zhuǎn)矩也有輕微的脈動(dòng)，通過細(xì)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(dòng)，提高系統(tǒng)控制性能； ⑶直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，檢測(cè)環(huán)節(jié)及其重要，特別是電壓、電流的檢測(cè)。無論采用哪種電機(jī)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(cè)能夠增加電機(jī)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(duì)電機(jī)參數(shù)的要求簡(jiǎn)單，只需要知道電動(dòng)機(jī)定子電阻，因此直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，易于移植。
標(biāo)簽： 離心機(jī) 異步電動(dòng)機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時(shí)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(jì)算并控制異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，采用定子磁場(chǎng)定向，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，從而能夠快速而準(zhǔn)確地控制異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。目前在高速離心機(jī)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(jià)格較貴，為了降低成本增強(qiáng)控制性能，本文利用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略設(shè)計(jì)并制作了針對(duì)高速離心機(jī)的專用變頻器。 本文介紹了異步電動(dòng)機(jī)和逆變器的基本數(shù)學(xué)模型，分析了異步電機(jī)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(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)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(jī)轉(zhuǎn)矩觀測(cè)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(fù)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(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，同時(shí)證明了建立的轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測(cè)模型以及控制算法的正確性和可行性。根據(jù)仿真實(shí)現(xiàn)方法以及結(jié)果的指導(dǎo)，設(shè)計(jì)并制作了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路，包括主電路(單相整流、濾波、制動(dòng)電路、啟動(dòng)限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅(qū)動(dòng)隔離放大、采樣)并對(duì)各器件進(jìn)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(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了定子相電流的采樣、定子相電壓的計(jì)算、定子磁鏈的計(jì)算和開關(guān)信號(hào)的輸出等功能。在分別對(duì)硬件和軟件各部分進(jìn)行調(diào)試后，進(jìn)行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，以TMS320F2808作為控制器，在一臺(tái)功率為1.5KW的交流異步電機(jī)上實(shí)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(shí)間： 2013-05-31
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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(jiǎn)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(guó)內(nèi)還是國(guó)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?jī)?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(jiǎn)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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心音信號(hào)是人體最重要的生理信號(hào)之一，包含心臟各個(gè)部分如心房、心室、大血管、心血管及各個(gè)瓣膜功能狀態(tài)的大量生理病理信息。心音信號(hào)分析與識(shí)別是了解心臟和血管狀態(tài)的一種不可缺少的手段。本文針對(duì)目前該研究領(lǐng)域中存在的分析方法問題和分類識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)展開了深入的研究，內(nèi)容涉及心音構(gòu)成的分析、心音信號(hào)特征向量的提取、正常心音信號(hào)（NM）和房顫（AF）、主動(dòng)脈回流（AR）、主動(dòng)脈狹窄（AS）、二尖瓣回流（MR）4種心臟雜音信號(hào)的分類識(shí)別。本文的工作內(nèi)容包括以下5個(gè)方面： a）心音信號(hào)采集與預(yù)處理。本文采用自行研制的帶有錄音機(jī)功能的聽診器實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)的采集。通過對(duì)心音信號(hào)噪聲分析，選用小波降噪作為心音信號(hào)的濾波方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，選擇Donoho閾值函數(shù)結(jié)合多級(jí)閾值的方法作為心音信號(hào)預(yù)處理方案。 b）心音信號(hào)時(shí)頻分析方法。文中采用5種時(shí)頻分析方法分別對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了時(shí)頻譜特性分析，結(jié)果表明：不同的時(shí)頻分析方法與待分析心音信號(hào)的特性有密切關(guān)系，即需要在小的交叉項(xiàng)干擾與高的時(shí)頻分辨率之間作綜合的考慮。鑒于此，本文提出了一種自適應(yīng)錐形核時(shí)頻（ATF）分析方法，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該分布能較好地反映心音信號(hào)的時(shí)頻結(jié)構(gòu)，其性能優(yōu)于一般錐形核分布（CKD）以及Choi-Williams分布（CWD）、譜圖（SPEC）等固定核時(shí)頻分析方法，從而選擇自應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法進(jìn)行心音信號(hào)分析。 c）心音信號(hào)特征向量提取。根據(jù)對(duì)3M Littmann（） Stethoscopes[31]數(shù)據(jù)庫中標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)的時(shí)頻分析結(jié)果，提取8組特征數(shù)據(jù)，通過Fihser降維處理方法提取出了實(shí)現(xiàn)分類可視化，且最易于分類的心音信號(hào)的2維特征向量，作為心音信號(hào)分類的特征向量。 d）心音信號(hào)分類方法。根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，研究了支持向量機(jī)核函數(shù)、多分類支持向量機(jī)的選取方法，同時(shí)，基于分類的目的 性和可信性，本文提出以分類精度最大為判斷準(zhǔn)則的核函數(shù)參數(shù)與松弛變量的優(yōu)化方法，建立了心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，選取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中NM、AF、AR、AS、MR每類心音信號(hào)的80組2維特征向量中每類60組數(shù)據(jù)作為支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)樣本，對(duì)余下的每類20組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，得到每類的分類精度（Ar）均為100％，同時(shí)對(duì)臨床上采集的與上述4種同類心臟雜音信號(hào)和正常心音信號(hào)中每類24個(gè)心動(dòng)周期進(jìn)行分類實(shí)測(cè)，分類精度分別為：NM、AF、MR的分類精度均為100％，而AR、AS均為95．83％，驗(yàn)證了該方法的分類有效性。 e）心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件系統(tǒng)。本文以MATLAB語言的可視化功能實(shí)現(xiàn)了心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件運(yùn)行平臺(tái)構(gòu)建，可完成對(duì)心音信號(hào)的讀取、預(yù)處理，繪制時(shí)-頻、能量特性的三維圖及兩維等高線圖；同時(shí)，利用MATLAB與EXCEL的動(dòng)態(tài)鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)分析數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及統(tǒng)計(jì)功能；最后，通過對(duì)心音信號(hào)2維特征向量的分析，實(shí)現(xiàn)心音信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別功能。 本文的研究特色主要體現(xiàn)在心音信號(hào)特征向量提取的方法以及多分類支持向量機(jī)模型的建立兩方面。 綜上所述，本文從理論與實(shí)踐兩方面對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了深入的研究，主要是采用自適應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法提取心音信號(hào)特征向量，根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，建立心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，并對(duì)正常心音信號(hào)和4種心臟雜音信號(hào)進(jìn)行了分類研究，取得了較為滿意的分類結(jié)果，但由于用于分類的心臟雜音信號(hào)種類及數(shù)據(jù)量尚不足，因此，今后的工作重點(diǎn)是采集更多種類的心臟雜音信號(hào)，進(jìn)一步提高心音信號(hào)分類精度，使本文研究成果能最終應(yīng)用于臨床心臟量化聽診。 關(guān)鍵詞：心音信號(hào)，小波降噪，非平穩(wěn)信號(hào)，心臟雜音，信號(hào)處理，時(shí)頻分析，自適應(yīng)，支持向量機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個(gè)重要途徑。雙饋電機(jī)變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對(duì)轉(zhuǎn)子繞阻的控制來實(shí)現(xiàn)的，而轉(zhuǎn)子回路流動(dòng)的功率是由發(fā)電機(jī)運(yùn)行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，因而可以將發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速設(shè)定在整個(gè)運(yùn)行范圍的中間。如果系統(tǒng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)差率范圍為±30％，則最大轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機(jī)額定功率的30％，因此交流勵(lì)磁變換器的容量可大大減小，從而降低成本。該變換器如果加上良好的控制策略，則系統(tǒng)運(yùn)行將具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行性能，非常適用于風(fēng)能這種隨機(jī)性強(qiáng)的能源形式。本文對(duì)變速恒頻雙饋機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)，如空載柔性并網(wǎng)、帶載柔性并網(wǎng)、解列控制、最大功率點(diǎn)跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運(yùn)行、低電壓故障穿越等問題進(jìn)行了深入研究，論文的主要工作如下： 根據(jù)交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行特點(diǎn)，將電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法應(yīng)用在雙饋發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)發(fā)電控制上。研究了一種基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電柔性并網(wǎng)控制策略，在變速條件下實(shí)現(xiàn)無電流沖擊并網(wǎng)和輸出有功、無功功率的解耦控制，建立了交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的控制模型，對(duì)柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標(biāo)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略，在不檢測(cè)風(fēng)速情況下，能夠自動(dòng)尋找并跟隨最大功率點(diǎn)，且不依賴風(fēng)力機(jī)最佳功率特性曲線，提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力，具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器分別進(jìn)行了幅相控制和直接電流控制策略的研究。結(jié)果表明：幅相控制策略簡(jiǎn)單實(shí)用，可以得到正弦波電流，且波形諧波小，實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)運(yùn)行，但響應(yīng)速度相對(duì)較慢；而直接電流控制策略具有網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制，使網(wǎng)側(cè)電流動(dòng)、靜態(tài)性能得到提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的不敏感，增強(qiáng)了電流控制系統(tǒng)的魯棒性，但算法相對(duì)復(fù)雜。 在電網(wǎng)不平衡條件下，如果以傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡控制策略設(shè)計(jì)PWM整流器，會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運(yùn)行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運(yùn)行性能，本文對(duì)電網(wǎng)電壓不平衡情況下三相PWM整流器運(yùn)行控制策略進(jìn)行了改進(jìn)，研究了消除負(fù)序電流和抑制輸入功率二次諧波的控制策略，實(shí)現(xiàn)了線電流正弦、負(fù)序輸入電流為零及總無功功率輸入為最小的目標(biāo)。 為了提高VSCF風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行能力，本文對(duì)電網(wǎng)故障時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制(LVRT)進(jìn)行了研究，在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的情況下，通過改變勵(lì)磁控制策略來實(shí)現(xiàn)LVRT；在電網(wǎng)故障時(shí)使電機(jī)和變換器安全穿越故障，保持不脫網(wǎng)運(yùn)行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
標(biāo)簽： 變速恒頻 雙饋 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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本文分析了永磁同步直線電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行機(jī)理與運(yùn)行特性，并通過坐標(biāo)變換，分別得出了電機(jī)在a—b—c，α—β、d—q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)永磁同步直線電機(jī)模型的非線性與耦合特性，采用了次級(jí)磁場(chǎng)定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實(shí)現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對(duì)它算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。 針對(duì)速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對(duì)傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究，將兩者相結(jié)合，設(shè)計(jì)出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了永磁同步直線電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測(cè)采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測(cè)采用了增量式光柵尺，設(shè)計(jì)了與DSP的接口電路，通過M/T法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的測(cè)速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機(jī)及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對(duì)分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明采用模糊PID控制具有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動(dòng)，對(duì)于負(fù)載擾動(dòng)具有較強(qiáng)的魯棒性。
上傳時(shí)間： 2013-07-04
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隨著現(xiàn)代電機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)控制復(fù)雜、調(diào)速性能差等問題取得了突破性的進(jìn)展。交流伺服系統(tǒng)的性能日漸提高，價(jià)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(dòng)領(lǐng)域成了現(xiàn)代伺服控制系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。由于感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，制造容易，價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，因而感應(yīng)電機(jī)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(xiàn)資料，總結(jié)和分析了當(dāng)前交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，明確了加強(qiáng)開發(fā)交流感應(yīng)電機(jī)伺服系統(tǒng)的意義。 其次，深入研究了矢量控制的坐標(biāo)變換理論和交流感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)闡述了基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)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(jì)原則設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)軟、硬件結(jié)合的全數(shù)字化控制系統(tǒng)；并對(duì)設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了理論研究和實(shí)踐探索。 最后，對(duì)感應(yīng)電機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。本文通過實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的有效性和可行性，并指出了系統(tǒng)進(jìn)一步的改進(jìn)方向。
標(biāo)簽： DSP 交流伺服 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在電力機(jī)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(yùn)動(dòng)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(jiǎn)單、控制手段直接、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，正在運(yùn)動(dòng)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(shì)是矢量控制所不能實(shí)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(diǎn)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(jī)輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)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(cè)量的定子電阻來估計(jì)定子磁鏈，這樣在低速運(yùn)行時(shí)會(huì)帶來磁鏈估計(jì)的誤差。雖然在全速范圍內(nèi)估計(jì)定子磁鏈運(yùn)用低速時(shí)采用的電流-轉(zhuǎn)速模型和高速時(shí)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(gè)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(shí)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(jìn)一步的研究。 為了解決這些問題，本文針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，對(duì)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，詳細(xì)討論了定子磁鏈估計(jì)的三種基本模型，設(shè)計(jì)了定子磁鏈估計(jì)的加權(quán)模型，使電機(jī)在全速運(yùn)行的范圍內(nèi)都能夠得到準(zhǔn)確的定子磁鏈。針對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過大和逆變器開關(guān)頻率不恒定的問題，本文設(shè)計(jì)了兩種改進(jìn)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(duì)一個(gè)采樣周期內(nèi)非零電壓矢量作用時(shí)間占采樣周期的占空比的優(yōu)化，解決了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過大的問題；在一個(gè)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(shí)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(jì)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(yùn)用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，實(shí)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(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)擴(kuò)展到基頻以上的弱磁范圍內(nèi)的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)研究。 為了驗(yàn)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(duì)其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。針對(duì)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，對(duì)定子磁鏈估計(jì)的加權(quán)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的定子磁鏈的加權(quán)模型能夠在電機(jī)運(yùn)行的全速范圍內(nèi)準(zhǔn)確地估計(jì)定子磁鏈。針對(duì)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(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩有擾動(dòng)和無擾動(dòng)、給定轉(zhuǎn)速為恒定值和不為恒定值四種情況進(jìn)行了仿真驗(yàn)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(jìn)行了對(duì)比。仿真結(jié)果表明，兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)均能有效的減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)誤差。針對(duì)電機(jī)運(yùn)行在基頻以上的弱磁調(diào)速情形，本文運(yùn)用三種不同的直接轉(zhuǎn)矩控制方法分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，兩種改進(jìn)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(dòng)和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)誤差。
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩 控制理論
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)當(dāng)前電氣傳動(dòng)和自動(dòng)化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和技術(shù)攻堅(jiān)的難點(diǎn)。矢量控制技術(shù)作為一種先進(jìn)的控制策略，是在電機(jī)統(tǒng)一理論、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)變換理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性的特點(diǎn)。其思想就是將異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型通過坐標(biāo)變換，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的兩個(gè)直流分量并分別加以控制，從而實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以期達(dá)到獨(dú)立控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理，采用TI公司最先進(jìn)的電機(jī)控制專用DSP芯片TMS320F2812，開發(fā)出了一套基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和轉(zhuǎn)子速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)際運(yùn)行，初步達(dá)到了產(chǎn)品化的目標(biāo)。主要的工作如下： (1)從電機(jī)數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)系變換入手，采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向直接矢量控制方案，深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理，并完成了調(diào)速系統(tǒng)的功能框圖； (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120，設(shè)計(jì)了調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅(qū)動(dòng)電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調(diào)速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實(shí)現(xiàn)； (4)采用先進(jìn)的自適應(yīng)Fuzzy-PI調(diào)節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器作為速度控制器，取得了較好的控制效果； (5)搭建了整個(gè)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了整機(jī)測(cè)試，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中，在北京天華博實(shí)電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，獲得用戶好評(píng)，不失為一套具有先進(jìn)性、新穎型、實(shí)用性的高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 異步電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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