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)實意義。 在伺服領(lǐng)域，永磁同步電機在結(jié)構(gòu)特點和運行方式上具有比其它類型的傳統(tǒng)伺服電機更為優(yōu)秀的運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)字信號處理技術(shù)為基礎(chǔ)、以永磁同步電機為執(zhí)行電機，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。 本論文在研究永磁同步電動機運行原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了磁場定向矢量控制理論，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)的專門用于電機控制的數(shù)字信號控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作為控制系統(tǒng)核心處理芯片，設(shè)計了一套基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機伺服控制系統(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)計和調(diào)試，包括功率驅(qū)動電路，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，實現(xiàn)了電流A/D采樣、模型切換、轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)等功能，實現(xiàn)了位置、速度和電流雙閉環(huán)矢量控制，同時給出了主程序和各個子程序模塊的流程圖。 實驗結(jié)果表明，基于DSP實現(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)矩脈動小等特點，具有良好的動靜態(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)計的可行性。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電機 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-18
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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(jìn)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(xì)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(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，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(jìn)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(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(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(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(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
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繞組勵磁同步電機具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應(yīng)用，因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟價值和社會效益。目前開發(fā)高性能繞組勵磁同步電機驅(qū)動系統(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）；另一種是磁場定向矢量控制（FOC）。繞組勵磁同步電機的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡單，物理概念清晰，電流、轉(zhuǎn)矩波動小，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，易實現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點。因此，在交流傳動領(lǐng)域中，越來越受到學(xué)者的關(guān)注。但是，無論在國內(nèi)還是國外，交直交型繞組勵磁同步電機矢量控制系統(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。本文對繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論探討，并進(jìn)行了詳細(xì)的實踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅實的基礎(chǔ)。本論文主要研究內(nèi)容如下： @@ 通過廣泛的查找文獻(xiàn)，對幾種常見的同步電機傳動系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，分析了同步電機變頻調(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：基于基波量的檢測方法和基于外加信號的激勵法。隨后，對轉(zhuǎn)子初始位置的估計進(jìn)行了綜述，其方法有：基于電機定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計，高頻信號注入法，基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計法和基于相電感計算法等。繞組勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置估計的研究還很少。 @@ 對繞組勵磁同步電機矢量控制的理論進(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，基于磁勢等效原理，將三相靜止交流信號等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號，將交流電機等效為直流電機進(jìn)行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上，得到凸極同步電機轉(zhuǎn)子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運動方程。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，對同步電機轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計。忽略同步電機d軸阻尼繞組的作用，取同步轉(zhuǎn)速為零，得到同步電機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，對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，設(shè)計磁通觀測器來估計轉(zhuǎn)子磁通，實現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測器采用降維觀測器，僅對轉(zhuǎn)子磁通分量進(jìn)行重構(gòu)，并通過極點配置算法，合理配置觀測器的極點，使觀測器滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，達(dá)到磁通觀測的目的。 @@ 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有效開關(guān)狀態(tài)矢量，這六個開關(guān)矢量和兩個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。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，計算各有效開關(guān)矢量的作用時間。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)每個扇區(qū)中開關(guān)矢量作用時間，采用軟件構(gòu)造法，在TMS320LF2407A硬件上實現(xiàn)了SVPWM。實驗結(jié)果表明，該算法簡單易實現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線的電壓利用率，具有在低頻運行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點。 @@ 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
上傳時間： 2013-07-25
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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重要途徑。雙饋電機變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對轉(zhuǎn)子繞阻的控制來實現(xiàn)的，而轉(zhuǎn)子回路流動的功率是由發(fā)電機運行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，因而可以將發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速設(shè)定在整個運行范圍的中間。如果系統(tǒng)運行的轉(zhuǎn)差率范圍為±30％，則最大轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機額定功率的30％，因此交流勵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)運行將具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行性能，非常適用于風(fēng)能這種隨機性強的能源形式。本文對變速恒頻雙饋機風(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、最大功率點跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運行、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)交流勵磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的運行特點，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，建立了交流勵磁發(fā)電機柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運行的控制模型，對柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進(jìn)行了仿真和實驗研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標(biāo)的最大功率點跟蹤控制策略，在不檢測風(fēng)速情況下，能夠自動尋找并跟隨最大功率點，且不依賴風(fēng)力機最佳功率特性曲線，提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力，具有良好的動、靜態(tài)性能。仿真和實驗結(jié)果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對網(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：幅相控制策略簡單實用，可以得到正弦波電流，且波形諧波小，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)運行，但響應(yīng)速度相對較慢；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、靜態(tài)性能得到提高，實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)的不敏感，增強了電流控制系統(tǒng)的魯棒性，但算法相對復(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PWM整流器，會使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運行性能，本文對電網(wǎng)電壓不平衡情況下三相PWM整流器運行控制策略進(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)的運行能力，本文對電網(wǎng)故障時雙饋風(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，通過改變勵磁控制策略來實現(xiàn)LVRT；在電網(wǎng)故障時使電機和變換器安全穿越故障，保持不脫網(wǎng)運行，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)
上傳時間： 2013-07-09
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本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性，并通過坐標(biāo)變換，分別得出了電機在a—b—c，α—β、d—q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對永磁同步直線電機模型的非線性與耦合特性，采用了次級磁場定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實現(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，并對它算法實現(xiàn)進(jìn)行了研究。 針對速度環(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)的動靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了永磁同步直線電機矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測采用了增量式光柵尺，設(shè)計了與DSP的接口電路，通過M/T法實現(xiàn)對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(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，對于負(fù)載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間： 2013-07-04
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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(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(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(biāo)變換理論和交流感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)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(jìn)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(jìn)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(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(jìn)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(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，對傳統(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(zhǔn)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(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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(zhǔn)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(fù)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(jìn)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(jìn)行了對比。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(jìn)行了仿真驗證。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)矩脈動和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)誤差。
標(biāo)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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矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)是國內(nèi)當(dāng)前電氣傳動和自動化領(lǐng)域研究的熱點和技術(shù)攻堅的難點。矢量控制技術(shù)作為一種先進(jìn)的控制策略，是在電機統(tǒng)一理論、機電能量轉(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、新穎性和實用性的特點。其思想就是將異步電動機的數(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)子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制，從而實現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以期達(dá)到獨立控制電機轉(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)子磁鏈位置估計和轉(zhuǎn)子速度估計的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，并實現(xiàn)了實際運行，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)計了調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅(qū)動電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設(shè)計了基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計和速度估計的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場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)搭建了整個變頻調(diào)速實驗平臺，進(jìn)行了整機測試，給出了實驗結(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，在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進(jìn)行了相應(yīng)的實驗。實驗表明，該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，運行穩(wěn)定，抗干擾能力強，獲得用戶好評，不失為一套具有先進(jìn)性、新穎型、實用性的高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 異步電動機 變頻調(diào)速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時間： 2013-05-25
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本書主要闡述設(shè)計射頻與微波功率放大器所需的理論、方法、設(shè)計技巧，以及將分析計算與計算機輔助設(shè)計相結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計方法。這些方法提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計周期。本書內(nèi)容覆蓋非線性電路設(shè)計方法、非線性主動設(shè)備建模、阻抗匹配、功率合成器、阻抗變換器、定向耦合器、高效率的功率放大器設(shè)計、寬帶功率放大器及通信系統(tǒng)中的功率放大器設(shè)計。 本書適合從事射頻與微波動功率放大器設(shè)計的工程師、研究人員及高校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。 作者簡介 Andrei Grebennikov是M／A—COM TYCO電子部門首席理論設(shè)計工程師，他曾經(jīng)任教于澳大利亞Linz大學(xué)、新加坡微電子學(xué)院、莫斯科通信和信息技術(shù)大學(xué)。他目前正在講授研究班課程，在該班上，本書作為國際微波年會論文集。 目錄 第1章 雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 1.1 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 1.2 散射參數(shù) 1.3 雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)間轉(zhuǎn)換 1.4 雙口網(wǎng)絡(luò)的互相連接 1.5 實際的雙口電路 1.5.1 單元件網(wǎng)絡(luò) 1.5.2 π形和T形網(wǎng)絡(luò) 1.6 具有公共端口的三口網(wǎng)絡(luò) 1.7 傳輸線 參考文獻(xiàn) 第2章 非線性電路設(shè)計方法 2.1 頻域分析 2.1.1 三角恒等式法 2.1.2 分段線性近似法 2.1.3 貝塞爾函數(shù)法 2.2 時域分析 2.3 NewtOn.Raphscm算法 2.4 準(zhǔn)線性法 2.5 諧波平衡法 參考文獻(xiàn) 第3章 非線性有源器件模型 3.1 功率MOSFET管 3.1.1 小信號等效電路 3.1.2 等效電路元件的確定 3.1.3 非線性I—V模型 3.1.4 非線性C.V模型 3.1.5 電荷守恒 3.1.6 柵一源電阻 3.1.7 溫度依賴性 3.2 GaAs MESFET和HEMT管 3.2.1 小信號等效電路 3.2.2 等效電路元件的確定 3.2.3 CIJrtice平方非線性模型 3.2.4 Curtice.Ettenberg立方非線性模型 3.2.5 Materka—Kacprzak非線性模型 3.2.6 Raytheon(Statz等)非線性模型 3.2.7 rrriQuint非線性模型 3.2.8 Chalmers(Angek)v)非線性模型 3.2.9 IAF(Bemth)非線性模型 3.2.10 模型選擇 3.3 BJT和HBT汀管 3.3.1 小信號等效電路 3.3.2 等效電路中元件的確定 3.3.3 本征z形電路與T形電路拓?fù)渲g的等效互換 3.3.4 非線性雙極器件模型 參考文獻(xiàn) 第4章 阻抗匹配 4.1 主要原理 4.2 Smith圓圖 4.3 集中參數(shù)的匹配 4.3.1 雙極UHF功率放大器 4.3.2 M0SFET VHF高功率放大器 4.4 使用傳輸線匹配 4.4.1 窄帶功率放大器設(shè)計 4.4.2 寬帶高功率放大器設(shè)計 4.5 傳輸線類型 4.5.1 同軸線 4.5.2 帶狀線 4.5.3 微帶線 4.5.4 槽線 4.5.5 共面波導(dǎo) 參考文獻(xiàn) 第5章 功率合成器、阻抗變換器和定向耦合器 5.1 基本特性 5.2 三口網(wǎng)絡(luò) 5.3 四口網(wǎng)絡(luò) 5.4 同軸電纜變換器和合成器 5.5 wilkinson功率分配器 5.6 微波混合橋 5.7 耦合線定向耦合器 參考文獻(xiàn) 第6章 功率放大器設(shè)計基礎(chǔ) 6.1 主要特性 6.2 增益和穩(wěn)定性 6.3 穩(wěn)定電路技術(shù) 6.3.1 BJT潛在不穩(wěn)定的頻域 6.3.2 MOSFET潛在不穩(wěn)定的頻域 6.3.3 一些穩(wěn)定電路的例子 6.4 線性度 6.5 基本的工作類別：A、AB、B和C類 6.6 直流偏置 6.7 推挽放大器 6.8 RF和微波功率放大器的實際外形 參考文獻(xiàn) 第7章 高效率功率放大器設(shè)計 7.1 B類過激勵 7.2 F類電路設(shè)計 7.3 逆F類 7.4 具有并聯(lián)電容的E類 7.5 具有并聯(lián)電路的E類 7.6 具有傳輸線的E類 7.7 寬帶E類電路設(shè)計 7.8 實際的高效率RF和微波功率放大器 參考文獻(xiàn) 第8章 寬帶功率放大器 8.1 Bode—Fan0準(zhǔn)則 8.2 具有集中元件的匹配網(wǎng)絡(luò) 8.3 使用混合集中和分布元件的匹配網(wǎng)絡(luò) 8.4 具有傳輸線的匹配網(wǎng)絡(luò) 8.5 有耗匹配網(wǎng)絡(luò) 8.6 實際設(shè)計一瞥 參考文獻(xiàn) 第9章 通信系統(tǒng)中的功率放大器設(shè)計 9.1 Kahn包絡(luò)分離和恢復(fù)技術(shù) 9.2 包絡(luò)跟蹤 9.3 異相功率放大器 9.4 Doherty功率放大器方案 9.5 開關(guān)模式和雙途徑功率放大器 9.6 前饋線性化技術(shù) 9.7 預(yù)失真線性化技術(shù) 9.8 手持機應(yīng)用的單片cMOS和HBT功率放大器 參考文獻(xiàn)
標(biāo)簽： 射頻 微波功率 放大器設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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