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
上傳用戶：y307115118
異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型、高性能交流調(diào)速技術(shù)。它利用電壓源型逆變器的工作過程，控制定子磁鏈的走或停，即調(diào)整定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角大小，從而對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制以獲得良好的動(dòng)態(tài)性能。 論文首先探討了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，闡述了直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，分析了常用的圓形磁鏈軌跡控制方法，詳細(xì)介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)主要模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。在分析交流異步電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型、轉(zhuǎn)矩和磁鏈計(jì)算方程的基礎(chǔ)上，分析了直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大的問題。基于占空比控制和離散占空比控制的異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，由電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式和合成電壓矢量理論推導(dǎo)了直接計(jì)算占空比的方法，在不影響系統(tǒng)各方面性能指標(biāo)的情況下使降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的計(jì)算量大大減少，方便了計(jì)算和使用。兩種方法均具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、占空比計(jì)算量小等優(yōu)點(diǎn)。研究結(jié)果驗(yàn)證了這兩種方法的正確性和有效性。在第一種方法中加入了單神經(jīng)元控制器，使系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能得到了提高。接著對(duì)利用空間電壓矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果表明此種方法能夠有效的降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使系統(tǒng)性能得到提高。 以TMS320F2812DSP為CPU搭建了直接轉(zhuǎn)矩控制硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，調(diào)試了硬件電路。編寫了相關(guān)軟件流程圖和程序清單。
標(biāo)簽： DSP 異步電動(dòng)機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：cc111
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
上傳用戶：253189838
介紹了一種無轉(zhuǎn)速傳感器抽油機(jī)異步電機(jī)的在線監(jiān)測系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。論述了通過實(shí)時(shí)采集抽油機(jī)異步電機(jī)的三相電壓和電流，計(jì)算電機(jī)的三相有功功率、無功功率和功率因數(shù)的方法。并利用電機(jī)模型參數(shù)，根據(jù)抽油機(jī)異步電機(jī)工作的特點(diǎn)，分析了實(shí)時(shí)計(jì)算電機(jī)定子磁鏈的幅值和相位的方法。同時(shí)提出了結(jié)合坐標(biāo)變換下的定子電流計(jì)算，實(shí)時(shí)獲取抽油機(jī)異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的一般方法。
標(biāo)簽： 轉(zhuǎn)速傳感器 抽油 在線監(jiān)測 電機(jī)扭矩
上傳時(shí)間： 2013-10-21
上傳用戶：縹緲
為了提高直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）系統(tǒng)定子磁鏈估計(jì)精度，降低電流、電壓測量的隨機(jī)誤差，提出了一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和速度估計(jì)的方法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器是建立在基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下由定子電流、電壓、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和其它電機(jī)參量所構(gòu)成的電機(jī)模型上，將定子電流、定子磁鏈、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子角位置作為狀態(tài)變量，定子電壓為輸入變量，定子電流為輸出變量，通過對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制提高定子磁鏈的估計(jì)精度，實(shí)現(xiàn)了異步電機(jī)的無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制策略，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性,提高了直接轉(zhuǎn)矩的控制性能。 Abstract: In order to improve the Direct Torque Control（DTC） system of stator flux estimation accuracy and reduce the current， voltage measurement of random error， a novel method to estimate the speed and rotor position of asynchronous motor based on extended Kalman filter was introduced. EKF was based on d-p axis motor and other motor parameters （state vector: stator current， stator flux linkage， rotor angular speed and position； input: stator voltage； output: staror current). EKF was designed for stator flux and rotor speed estimation in close-loop control. It can improve the estimated accuracy of stator flux. It is possible to estimate the speed and rotor position and implement asynchronous motor drives without position and speed sensors. The simulation results show it is efficient and improves the control performance.
標(biāo)簽： EKF 異步電機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2015-01-02
上傳用戶：qingdou
開關(guān)磁阻電機(jī)（SR電機(jī)）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（SRD）是一種先進(jìn)的機(jī)電一體化裝置，但是其較大的振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為主題展開理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動(dòng)是SR電機(jī)噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計(jì)算是研究SR電機(jī)振動(dòng)噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導(dǎo)出徑向力的解析表達(dá)式，定性分析了徑向力與電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理，推導(dǎo)出基于矢量磁勢(shì)的電磁力計(jì)算公式。該計(jì)算方法求解電磁力時(shí)只需進(jìn)行一次磁場計(jì)算，不但減小了計(jì)算量，同時(shí)計(jì)算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計(jì)算方法，求出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對(duì)在SRD性能仿真時(shí)，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時(shí)，而且對(duì)有限元計(jì)算數(shù)據(jù)量要求高的問題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線性模型辨識(shí)能力，成功進(jìn)行了SR電機(jī)磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計(jì)算的模型訓(xùn)練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SR電機(jī)精確解析數(shù)學(xué)模型。因?yàn)镾R電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動(dòng)噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動(dòng)幅值角度探討了SR電機(jī)主要尺寸的確定；接著從對(duì)稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機(jī)相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對(duì)一些常用的降低電機(jī)機(jī)械噪聲的措施和方法進(jìn)行了綜述。系統(tǒng)振動(dòng)特性的研究對(duì)于減小振動(dòng)噪聲十分重要。本文從振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)，導(dǎo)出了從激振力到振動(dòng)加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動(dòng)解；然后利用機(jī)電類比法得出了SR電機(jī)定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動(dòng)振幅的解析解，定性分析了影響振動(dòng)振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機(jī)三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機(jī)三維有限元模型，分析得出了加強(qiáng)繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的模態(tài)分析結(jié)果和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)了模態(tài)分析的有效性。仿真是計(jì)算SRD系統(tǒng)性能和預(yù)估電機(jī)振動(dòng)的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對(duì)SRD系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動(dòng)態(tài)性能仿真以及負(fù)載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)SR電機(jī)的開關(guān)角進(jìn)行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計(jì)算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對(duì)徑向力波形進(jìn)行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機(jī)設(shè)計(jì)階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機(jī)定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機(jī)噪聲的首要條件。合適的控制策略對(duì)于SR電機(jī)減振降噪是必不可少的。本文理論推導(dǎo)出三步換相法的時(shí)間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻(xiàn)的結(jié)論在阻尼比較小時(shí)有更好的減振效果。針對(duì)SR電機(jī)運(yùn)行中可能出現(xiàn)多個(gè)模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對(duì)三步換相法的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對(duì)兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時(shí)間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動(dòng)態(tài)仿真證明這些方案是切實(shí)有效的，達(dá)到了預(yù)期效果。最后在直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩?cái)夭ǘ际褂萌綋Q相法，和在相關(guān)斷時(shí)刻根據(jù)實(shí)際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機(jī)振動(dòng)噪聲，并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)方法，最終形成了一套完整的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。設(shè)計(jì)并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機(jī)控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對(duì)稱半橋功率電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實(shí)現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。本文最后對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實(shí)驗(yàn)，對(duì)比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計(jì)算值，驗(yàn)證了磁場有限元計(jì)算的有效性。然后對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了空載與負(fù)載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對(duì)比運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分證實(shí)了本文所提出的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略的有效性。本課題組承擔(dān)了國家十·五863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)：“EQ6110HEV混合動(dòng)力城市公交車用電機(jī)及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項(xiàng)目的資助下完成，并且本文關(guān)于電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機(jī)械降噪措施等的結(jié)論已在該項(xiàng)目的60kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上得到證實(shí)。
標(biāo)簽： 開關(guān)磁阻電機(jī) 減 降噪
上傳時(shí)間： 2013-07-05
上傳用戶：13081287919
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，無論在國內(nèi)還是國外，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)。本論文主要研究內(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。磁通觀測器采用降維觀測器，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，合理配置觀測器的極點(diǎn)，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(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。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
上傳用戶：gaorxchina
磁通反向電機(jī)(FRM)是一種新型的雙凸極永磁(DSPM)電機(jī),它把高磁能的永磁體放在定子極的表面,永磁體易于安裝.隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),FRM定子繞組所交鏈的永磁磁通改變極性,這意味著比磁通脈振產(chǎn)生更大的磁通變化.由于FRM的繞組利用率高、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小及適于高速運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域.本文將從模型建立、分析方法、性能分析等方面對(duì)該電機(jī)進(jìn)行深入研究.首先,為了解FRM基本理論和掌握其基本規(guī)律,寫出FRM的基本方程式;由于電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)以及飽和和非線性的影響,整個(gè)系統(tǒng)為一強(qiáng)非線性系統(tǒng).對(duì)該電機(jī)作適當(dāng)簡化,建立其線性數(shù)學(xué)模型,這樣有利于對(duì)FRM的定性分析,弄清其內(nèi)部的基本電磁關(guān)系和基本特性.討論了繞組電感、繞組磁鏈、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及繞組電流、電磁轉(zhuǎn)矩等靜態(tài)特性,推導(dǎo)出FRM的功率密度計(jì)算公式.其次,為準(zhǔn)確計(jì)算FRM性能,要考慮磁路飽和、鐵磁材料的非線性以及永磁磁場與電樞反應(yīng)磁場之間的相互影響等因素,要建立FRM的非線性模型,提出用變網(wǎng)絡(luò)等效磁路法進(jìn)行分析.具體方法是建立FRM的非線性變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型,推導(dǎo)等效磁路中各部分磁導(dǎo)的計(jì)算公式,用節(jié)點(diǎn)磁位法建立相應(yīng)的方程,通過求解該非線性等效磁路方程,得到磁路各部分的磁通分布,進(jìn)一步求得靜態(tài)特性,計(jì)算出電磁參數(shù).然后用FRM樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證理論分析的正確性.樣機(jī)的理論分析結(jié)果同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較表明,本文所介紹的FRM變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型具有較好的精度及通用性,基于等效磁網(wǎng)絡(luò)模型的FRM電磁計(jì)算是可行的,計(jì)算結(jié)果是正確的.最后對(duì)磁通反向汽車發(fā)電機(jī)的功率密度進(jìn)行分析.導(dǎo)出了磁通反向汽車發(fā)電機(jī)功率密度的計(jì)算公式,分析了影響電機(jī)功率密度的因素,并與電勵(lì)磁汽車發(fā)電機(jī)進(jìn)行了比較.
標(biāo)簽： 磁通 反向電機(jī) 數(shù)學(xué)模型 性能分析
上傳時(shí)間： 2013-07-30
上傳用戶：ljthhhhhh123
高溫超導(dǎo)（High Temperature Superconductor,HTS）磁陰電動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)磁陰電動(dòng)機(jī)相比，能夠以更小的體積和重量實(shí)現(xiàn)更大的輸出功率、更高的功率因數(shù)和效率.國外有關(guān)超導(dǎo)磁阻電動(dòng)機(jī)的研究目前還處于初級(jí)階段，國內(nèi)在這一領(lǐng)域更為滯后.論文以普通磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系為基礎(chǔ)，結(jié)合超導(dǎo)材料特殊的電磁特性，初步提出了超導(dǎo)磁阻電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)的一般原則;并嘗試進(jìn)行了一臺(tái)額定功率為150W的內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì).論文以實(shí)際設(shè)計(jì)的一臺(tái)內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)樣機(jī)作為分析實(shí)例，基于第二類超導(dǎo)體臨界態(tài)Kim模型和電磁場的有限元方法，提出了一般HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部磁場及交、直軸同步電抗的分析與計(jì)算方法.并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了如何借助HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的電抗曲線分析HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)工作特性.論文對(duì)常規(guī)磁阻電動(dòng)機(jī)與HTS磁阻電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了比較.計(jì)算結(jié)果表明，在電機(jī)尺寸、結(jié)構(gòu)不變的前提下，超導(dǎo)磁阻電動(dòng)機(jī)比常規(guī)磁阻電動(dòng)機(jī)明顯地提高了電機(jī)X/X值，因而以更小的尺寸獲得了更大的輸出轉(zhuǎn)矩、更高的效率和功率因數(shù)，同時(shí)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)間也有所增大.計(jì)算結(jié)果還表明，采用抗磁性更強(qiáng)的YBCO塊材作為交軸阻磁介質(zhì)，能夠保證轉(zhuǎn)子在獲得較大的直、交軸磁阻差異的同時(shí)不必犧牲較大的極孤系數(shù)和氣隙寬度，從而氣隙磁密有較好的波形，電機(jī)具有較好的同步性能.論文也對(duì)幾種具有相同定子但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同的HTS磁阻電動(dòng)機(jī)做了比較，比較結(jié)果顯示，ALA式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)比內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)具有更大的輸出轉(zhuǎn)矩;當(dāng)輸出功率較大時(shí)，ALA結(jié)構(gòu)的HTS磁阻電動(dòng)機(jī)還比內(nèi)反應(yīng)結(jié)構(gòu)具有更好的穩(wěn)態(tài)工作特性.另外發(fā)現(xiàn)，thin-zebra ALA式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的同步性能比thick-zebra ALA式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)更好.在進(jìn)行內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)反應(yīng)槽既要盡量阻隔交軸磁通，又要分布的比較均勻，這樣才能既獲得足夠的直、交軸同步電抗比，又削弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，從而最終改善電機(jī)的同步性能.
標(biāo)簽： 高溫超導(dǎo) 磁阻電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：水中浮云
開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(SRD)是一種新型交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),以結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、控制參數(shù)多、控制方法靈活、可得到各種所需的機(jī)械特性,而備受矚目,應(yīng)用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的效率,這一點(diǎn)是其它調(diào)速系統(tǒng)所不可比擬的.但開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)的振動(dòng)與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領(lǐng)域的應(yīng)用.本文針對(duì)上述問題進(jìn)行了研究,提出了一種新型齒極結(jié)構(gòu),可有效降低開關(guān)磁阻電機(jī)的振動(dòng)與噪聲.通過電磁場有限元計(jì)算可看出,在新型齒極結(jié)構(gòu)下,導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機(jī)振動(dòng)與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)子極相對(duì)定子極位于關(guān)斷位置時(shí),徑向力大幅度地減小,并改善了徑向力沿定子圓周的分布,使其波動(dòng)減小,從而減小了定子鐵心的變形與振動(dòng),進(jìn)而降低了開關(guān)磁阻電機(jī)的噪聲.靜態(tài)轉(zhuǎn)矩因轉(zhuǎn)子極開槽也略微減小,但對(duì)電機(jī)的效率影響不大.開關(guān)磁阻電機(jī)因磁路的飽和導(dǎo)致參數(shù)的非線性,又因在不同控制方式下是變結(jié)構(gòu)的.這使得開關(guān)磁阻電機(jī)的控制非常困難.經(jīng)典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關(guān)磁阻電機(jī)的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結(jié)構(gòu)控制、狀態(tài)空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)起來比較困難.而智能控制方法如模糊控制本身為一種非線性控制方法,對(duì)于非線性、變結(jié)構(gòu)、時(shí)變的被控對(duì)象均可取得較好的控制效果且不需知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,這對(duì)于很難精確建模的開關(guān)磁阻電機(jī)來說尤其適用.同時(shí),模糊控制實(shí)現(xiàn)比較容易.但對(duì)于變參數(shù)、變結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)來說固定參數(shù)的模糊控制在不同條件下其控制效果難以達(dá)到最優(yōu).為取得最優(yōu)的控制效果,該文采用帶修正因子的自組織模糊控制器,采用單純形加速優(yōu)化算法通過在線調(diào)整參數(shù),達(dá)到了較好的控制效果.仿真結(jié)果證明了這一點(diǎn).
標(biāo)簽： 開關(guān)磁阻電機(jī) 自組織 模糊控制
上傳時(shí)間： 2013-05-16
上傳用戶：大三三
蟲蟲下載站版權(quán)所有 京ICP備2021023401號(hào)-1
