永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個(gè)速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機(jī)研究的熱點(diǎn)。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無速度傳感器狀態(tài)觀測(cè)中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢?duì)電機(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測(cè)量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時(shí)不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡(jiǎn)單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢(shì)，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測(cè)量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過檢測(cè)電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對(duì)卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
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以諧波抑制，無功補(bǔ)償為主要功能的有源電力濾波器的基本理論已經(jīng)成熟，但是市場(chǎng)尚無成熟的諧波有源抑制產(chǎn)品，同時(shí)電網(wǎng)諧波問題日益突出，因此需要對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。并聯(lián)有源電力濾波器以其安裝、維護(hù)方便，成為商用化產(chǎn)品的主流。所以本文針對(duì)并聯(lián)有源電力濾波器，展開產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。 本文研究工作首先由如下工程問題引出：并聯(lián)有源電力濾波器在補(bǔ)償辦公樓電氣負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流時(shí)，會(huì)出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。辦公樓電氣負(fù)載主要是計(jì)算機(jī)、開關(guān)電源、不間斷電源、電壓型變頻器等，這些都是電壓型諧波源．本文以電容濾波型整流電路（電壓型諧波源）的分析作為切入點(diǎn)，基于“分段線性化”方法，對(duì)并聯(lián)有源電力濾波器補(bǔ)償電容濾波型整流負(fù)載進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)分析，得到系統(tǒng)的電流和電壓波形，進(jìn)而獲得其頻譜特性。通過本文所述穩(wěn)態(tài)分析方法，可以從理論上理解并聯(lián)有源電力濾波器補(bǔ)償電容濾波型整流負(fù)載的工作過程，對(duì)有源電力濾波器的應(yīng)用研究具有重要的理論和實(shí)際意義。 本文在分析辦公樓負(fù)載電氣特性的基礎(chǔ)上，建立了有源電力濾波器補(bǔ)償容性負(fù)載的簡(jiǎn)化模型，依據(jù)該模型分析了負(fù)載中容性元件的電容值與諧波電流放大之間的關(guān)系；為了克服諧波放大現(xiàn)象，本文首先通過負(fù)載電流采樣環(huán)節(jié)后加裝濾波器的方式，將電流諧振頻率分量從采樣值中濾除，雖然達(dá)到了抑制諧波放大的目的，但是由于延時(shí)的引入，使得補(bǔ)償后網(wǎng)側(cè)電流畸變率（THD）急劇升高；然后根據(jù)這一思路，采用基于快速傅立葉變換（FFT）的有選擇諧波補(bǔ)償方法將電流諧振頻率分量從負(fù)載電流采樣值中濾除，使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，使系統(tǒng)穩(wěn)定。經(jīng)過對(duì)辦公樓負(fù)載的實(shí)際并網(wǎng)諧波補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)證明基于FFT的有選擇諧波補(bǔ)償方法對(duì)于抑制諧波放大是有效的。本創(chuàng)新點(diǎn)的研究工作對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用具有參考價(jià)值。 為了滿足大容量的諧波抑制要求，本文提出了模塊化有源電力濾波器并聯(lián)補(bǔ)償方案，該方案的特點(diǎn)是模塊化結(jié)構(gòu)及N+1冗余并聯(lián)控制策略、主從總線結(jié)構(gòu)及主機(jī)產(chǎn)生、負(fù)載電流檢測(cè)方案以及并聯(lián)均流策略。主機(jī)產(chǎn)生及負(fù)載電流檢測(cè)是這一并聯(lián)方案的突出特點(diǎn)，體現(xiàn)了本文的創(chuàng)新性工作。本文還對(duì)多模塊并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行了建模和穩(wěn)定性研究；依據(jù)模塊化并聯(lián)補(bǔ)償方案，在省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下，對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究，從項(xiàng)目方案、設(shè)計(jì)、器件選型，樣機(jī)調(diào)試、滿功率運(yùn)行及性能檢測(cè)、樓宇負(fù)載與工業(yè)負(fù)載的實(shí)際并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，直至工業(yè)樣機(jī)定型，對(duì)有源電力濾波器的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究起了較大的推進(jìn)作用，支撐項(xiàng)目目前已經(jīng)有定型的工業(yè)化產(chǎn)品推出。 全文圍繞上述三個(gè)方面展開，章節(jié)分排如下：（1）第一章從實(shí)際應(yīng)用角度，總結(jié)闡述了有源電力濾波技術(shù)在諧波檢測(cè)、電流跟蹤控制、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個(gè)方面的研究進(jìn)展；（2）第二章對(duì)并聯(lián)有源電力濾波器補(bǔ)償電容濾波型整流負(fù)載進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)分析；（3）第三章分析了有源電力濾波器補(bǔ)償容性負(fù)載時(shí)出現(xiàn)的諧波放大現(xiàn)象，并利用FFT方法使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，達(dá)到抑制諧波放大的目的；（4）第四章、第五章提出有源電力濾波器模塊化并聯(lián)方案，并詳細(xì)說明了模塊化并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)；（5）第六章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)今后的研究工作進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： 并聯(lián) 工程 關(guān)鍵技術(shù)
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船舶自動(dòng)操舵儀又稱自動(dòng)舵，用來保持船舶在給定航向或航跡上航行，是船舶操縱的關(guān)鍵設(shè)備。船舶自動(dòng)舵尚沒有專用的故障診斷系統(tǒng)，當(dāng)前的維修方法不能滿足快速保障和應(yīng)急保障的需要。本文結(jié)合某型自動(dòng)舵微機(jī)通道故障診斷科研項(xiàng)目，重點(diǎn)論述某型自動(dòng)舵數(shù)字控制系統(tǒng)的故障診斷設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，研究了基于模糊推理的船舶自動(dòng)舵故障診斷專家系統(tǒng)和基于支持向量機(jī)的船舶自動(dòng)舵模擬電路故障診斷方法。 對(duì)某型自動(dòng)舵充分調(diào)研，在了解系統(tǒng)軟、硬件的總體技術(shù)要求和指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立檢測(cè)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和物理模型。確定故障檢測(cè)的對(duì)象特點(diǎn)，為系統(tǒng)故障仿真、參數(shù)辨識(shí)做好準(zhǔn)備，并為后續(xù)的故障檢測(cè)、診斷方法研究提供了參考。 結(jié)合某型自動(dòng)舵數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)際情況，確定其故障診斷系統(tǒng)采用分層遞階結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)底層為基于嵌入式微處理器的信號(hào)檢測(cè)單元，負(fù)責(zé)獲取微機(jī)通道的總線控制權(quán)以及信號(hào)預(yù)處理；系統(tǒng)中間層為通訊子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)底層多個(gè)檢測(cè)單元信息集中傳送；系統(tǒng)頂層為故障診斷和顯示子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)微機(jī)通道的信息進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出最終診斷結(jié)論。 船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁雜，很多故障很難用精確的公式將它表示出來，提出了基于模糊推理的船舶自動(dòng)舵故障診斷專家系統(tǒng)，提高了自動(dòng)舵故障診斷準(zhǔn)確性。該系統(tǒng)將模糊數(shù)學(xué)、模糊診斷原理及專家經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，采用模糊產(chǎn)生式知識(shí)表示法，確定模糊關(guān)系矩陣及語義距離，設(shè)計(jì)相關(guān)硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了船舶自動(dòng)舵故障診斷模糊專家系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊。 為解決船舶自動(dòng)舵模擬電路故障診斷復(fù)雜多樣難于辨識(shí)的問題，提出了基于支持向量機(jī)的故障診斷方法。該方法通過電路仿真分析，給出了各故障模式下電壓頻率響應(yīng)，提取具有代表性的故障特征，建立了以支持向量機(jī)為基礎(chǔ)的模擬電路故障診斷模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法可有效診斷模擬電路中的元件故障，且對(duì)于元件容差引起的故障診斷模型的不確定性具有較強(qiáng)的魯棒性，滿足非線性電路的故障診斷要求。
標(biāo)簽： 自動(dòng) 故障診斷 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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超聲波電源廣泛應(yīng)用于超聲波加工、診斷、清洗等領(lǐng)域，其負(fù)載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)的器件。由于超聲換能器是一種容性負(fù)載，因此換能器與發(fā)生器之間需要進(jìn)行阻抗匹配才能工作在最佳狀態(tài)。串聯(lián)匹配能夠有效濾除開關(guān)型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應(yīng)用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器的諧振頻率發(fā)生漂移，使諧振系統(tǒng)失諧。傳統(tǒng)的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統(tǒng)整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時(shí)換能器內(nèi)部動(dòng)態(tài)支路工作在非諧振狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)Q能器功率損耗和發(fā)熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點(diǎn)調(diào)節(jié)逆變器開關(guān)頻率的同時(shí)應(yīng)改變匹配電感才能使諧振系統(tǒng)工作在最高效能狀態(tài)。針對(duì)按固定諧振點(diǎn)匹配超聲波換能器電感參數(shù)存在的缺點(diǎn)，本文應(yīng)用耦合振蕩法對(duì)換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，證實(shí)了匹配電感隨諧振頻率變化的規(guī)律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關(guān)系動(dòng)態(tài)選擇換能器匹配電感的方法。經(jīng)過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調(diào)節(jié)電抗值。并給出了實(shí)現(xiàn)這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)這一原理的超聲波逆變電源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實(shí)現(xiàn)電抗值隨電抗控制度線性無級(jí)可調(diào)，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復(fù)合控制策略，穩(wěn)態(tài)時(shí)，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動(dòng)態(tài)時(shí)，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結(jié)合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實(shí)現(xiàn)功率連續(xù)可調(diào)。該超聲波換能系統(tǒng)能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發(fā)生漂移系統(tǒng)仍能保持工作在最佳狀態(tài)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 動(dòng)態(tài) 換能器 超聲波電源
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約人類社會(huì)健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊(yùn)藏豐富等優(yōu)點(diǎn)逐步得到了開發(fā)利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置，是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本文以實(shí)際項(xiàng)目為背景，詳細(xì)地分析了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源的研制過程。論文的主要工作如下： 首先，概述了光伏發(fā)電的意義以及我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景；介紹了本課題的來源及其主要研究的內(nèi)容；分析了三相逆變器的數(shù)學(xué)模型；總結(jié)了三相逆變器的各種抗三相不平衡的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從中選擇了三相四橋臂作為逆變電源的主電路結(jié)構(gòu)；對(duì)四橋臂的各種抗三相不平衡控制策略進(jìn)行了比較，具體分析了二維空間矢量法的原理，考慮到實(shí)際的軟硬件條件的限制，對(duì)該方法提出了進(jìn)一步簡(jiǎn)化應(yīng)用的方案。 接著，根據(jù)項(xiàng)目指標(biāo)，研制了30kVA三相光伏逆變電源樣機(jī)的主電路；采用了獨(dú)立運(yùn)行時(shí)為L(zhǎng)C結(jié)構(gòu)，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)為L(zhǎng)CL結(jié)構(gòu)的濾波模式，并總結(jié)了濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)的步驟，給出了濾波器的相關(guān)參數(shù)；獨(dú)立地設(shè)計(jì)和研制了以TMS320F2812芯片為核心的主控板，以及液晶顯示、保護(hù)、采樣、鎖相等控制電路，并總結(jié)了印制電路板設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)。 隨后，介紹了DSP的編程環(huán)境：詳細(xì)地分析了顯示鍵盤程序、七段式的電壓空間矢量PWM程序以及相關(guān)的主程序和中斷程序并給出了流程圖；總結(jié)了編程注意事項(xiàng)；構(gòu)思了光伏逆變電源并網(wǎng)運(yùn)行的整個(gè)過程；具體地說明了鎖相環(huán)和捕獲單元的應(yīng)用方法；概述了孤島效應(yīng)的產(chǎn)生與防治。 最后，設(shè)計(jì)了獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的MATLAB仿真試驗(yàn)，在閉環(huán)中采用了最大誤差控制法，取得了良好的仿真效果，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源樣機(jī)的安裝，順利完成了獨(dú)立運(yùn)行的調(diào)試，并給出了實(shí)驗(yàn)波形。
標(biāo)簽： 三相 光伏并網(wǎng) 逆變電源
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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本課題來源于企業(yè)委托開發(fā)項(xiàng)目：大功率兩電平矢量控制變頻器的開發(fā)。課題以感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的產(chǎn)品化開發(fā)為目標(biāo)，對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)離線辨識(shí)技術(shù)和控制器進(jìn)行了研究和試驗(yàn)。本人除了參加整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作任務(wù)外，獨(dú)立完成了參數(shù)離線辨識(shí)工作。文章介紹了一種實(shí)用的參數(shù)離線辨識(shí)方法，在綜合各種控制策略基礎(chǔ)上給出了一套基于DSP的數(shù)字化解決方案，通過整機(jī)進(jìn)行了軟硬件調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。為產(chǎn)品化打下一定的基礎(chǔ)。 論文第1章介紹了矢量控制以及坐標(biāo)變換，分析了電動(dòng)機(jī)參數(shù)對(duì)矢量控制的影響，通過Matlab仿真了電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化對(duì)變頻器輸出的影響。 第2章對(duì)辨識(shí)主要介紹了參數(shù)辨識(shí)的算法，對(duì)感應(yīng)電機(jī)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了化簡(jiǎn)，得到各個(gè)參數(shù)與電壓電流之間的關(guān)系方程。通過單相直流試驗(yàn)和單相交流試驗(yàn)辨識(shí)電動(dòng)機(jī)參數(shù)。采用迭代算法計(jì)算出非線性方程的數(shù)值，還介紹了一種基于電壓電流瞬時(shí)值計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的方法。 第3章對(duì)控制器進(jìn)行了研究，對(duì)當(dāng)前比較先進(jìn)的自抗擾控制，自適應(yīng)控制，基于非線性的逆控制等控制策略進(jìn)行了綜述。最后對(duì)基于PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的間接矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，并給出了仿真結(jié)果。 第4章介紹了實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)的基于TI公司DSP TMS320F2812的通用交流調(diào)速試驗(yàn)裝置。根據(jù)通用試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)了控制板電路，電源板電路，功率板電路等電路，進(jìn)行了調(diào)試，并應(yīng)用到試驗(yàn)之中，性能達(dá)到要求。 第5章介紹了整個(gè)系統(tǒng)的功能軟件設(shè)計(jì)和功能試驗(yàn)結(jié)果，給出了部分程序流程圖和裝置的基本功能試驗(yàn)波形。 最后就課題的研究進(jìn)行了整體總結(jié)，為將來的后續(xù)研究提出建議。
標(biāo)簽： 感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 參數(shù)辨識(shí) 新型控制
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)永磁同步電機(jī)控制精度的要求越來越高。尤其是在機(jī)器人、航空航天、精密電子儀器等對(duì)電機(jī)性能要求較高的領(lǐng)域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機(jī)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)電機(jī)系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質(zhì)上是一種線性控制，若被控對(duì)象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會(huì)使得線性常參數(shù)的PID控制器無法保持設(shè)計(jì)時(shí)的性能指標(biāo)；在確定PID參數(shù)的過程中，參數(shù)整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實(shí)際電機(jī)系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時(shí)變及建模過程復(fù)雜等特點(diǎn)，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動(dòng)態(tài)品質(zhì)與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機(jī)是典型的多變量、參數(shù)時(shí)變的非線性控制對(duì)象。先進(jìn)控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應(yīng)用的發(fā)展與深入，為控制復(fù)雜的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)開辟了嶄新的途徑。由于先進(jìn)控制方法擺脫了對(duì)控制對(duì)象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機(jī)控制已成為一個(gè)必然的趨勢(shì)。本文根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的不同，選取相應(yīng)的先進(jìn)控制方法，并與PID控制相結(jié)合，對(duì)永磁同步電機(jī)各方面性能進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達(dá)到對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機(jī)和方波永磁同步電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及控制機(jī)理，通過建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體分析。針對(duì)永磁同步電機(jī)非線性、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了矢量控制方式下的永磁同步電機(jī)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結(jié)合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工免疫等多種先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動(dòng)系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)中，以滿足不同控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)動(dòng)、靜態(tài)性能的要求以及對(duì)調(diào)速性能或跟隨性能的側(cè)重。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用先進(jìn)控制方法的永磁同步電機(jī)具有較好的動(dòng)態(tài)性能、抗擾動(dòng)能力以及較強(qiáng)的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結(jié)果驗(yàn)證了先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)性能優(yōu)化的有效性和實(shí)用性。
標(biāo)簽： 先進(jìn)控制 永磁同步電機(jī) 性能優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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目前以IGBT為開關(guān)器件的串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源在大功率和高頻下的研究是一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn),為彌補(bǔ)采用模擬電路搭建而成的控制系統(tǒng)的不足,對(duì)感應(yīng)加熱電源數(shù)字化控制研究是必然趨勢(shì)。本文以串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對(duì)象,采用TI公司的TMS320F2812為控制芯片實(shí)現(xiàn)電源控制系統(tǒng)的數(shù)字化。 首先分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的負(fù)載特性和調(diào)功方式,確定了采用相控整流調(diào)功控制方式,接著分析了串聯(lián)諧振逆變器在感性和容性狀態(tài)下的工作過程確定了系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)。本文設(shè)計(jì)了電源主電路參數(shù)并在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下搭建了整個(gè)系統(tǒng),仿真分析了串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源的半壓?jiǎn)?dòng)模式及鎖相環(huán)頻率跟蹤能力和功率調(diào)節(jié)控制。 針對(duì)感應(yīng)加熱電源的數(shù)字控制系統(tǒng),在討論了晶閘管相控觸發(fā)和鎖相環(huán)的工作原理及研究現(xiàn)狀下詳細(xì)地分析了本課題基于DSP晶閘管相控脈沖數(shù)字觸發(fā)和數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)的實(shí)現(xiàn),得出它們各自的優(yōu)越性,同時(shí)分析了感應(yīng)加熱電源的功率控制策略,得出了采用數(shù)字PI積分分離的控制方法。本文采用TI公司的TMS320F2812作為系統(tǒng)的控制芯片,搭建了控制系統(tǒng)的DSP外圍硬件電路,分析了系統(tǒng)的運(yùn)行過程并編寫了整個(gè)控制系統(tǒng)的程序。最后對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn),驗(yàn)證了理論分析的正確性和控制方案的可行性。
標(biāo)簽： kHzIGBT 50 串聯(lián)諧振
上傳時(shí)間： 2013-05-25
上傳用戶：kennyplds
在能源枯竭及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天，光伏發(fā)電是未來可再生能源應(yīng)用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術(shù)為研究對(duì)象，對(duì)光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方法、光伏并網(wǎng)與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問題進(jìn)行了深入研究。 在擾動(dòng)觀測(cè)法的基礎(chǔ)上，提出了一種直接電流控制最大功率點(diǎn)跟蹤方法，通過檢測(cè)變換器輸出電流進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制，簡(jiǎn)化控制算法，同時(shí)省去了擾動(dòng)觀測(cè)法中的電壓和電流傳感器，降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實(shí)用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略，將最大功率點(diǎn)跟蹤與智能充電控制有機(jī)結(jié)合在一起，充分利用光伏電池的輸出功率，縮短充電時(shí)間，提高充電效率；研究了一種全數(shù)字式逆變器，通過電壓有效值外環(huán)和瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度，又能保證瞬變負(fù)載條件下的動(dòng)態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 針對(duì)住宅型光伏并網(wǎng)逆變器體積小、性能價(jià)格比高的要求，研究了一種基于導(dǎo)抗變換器的并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)電流型逆變器，本拓?fù)涫∪チ吮恐氐碾娍蛊鳎瑫r(shí)利用高頻變壓器進(jìn)行能量傳遞和電氣隔離，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)損耗和體積，降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于導(dǎo)抗變換器的固有特性，采用傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法將導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流，造成對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，提出了一種新型改進(jìn)調(diào)制模式。該方法可以實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、低諧波并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)上述理論分析，研制了一臺(tái)3kW單相光伏并網(wǎng)逆變器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方法，采用改進(jìn)調(diào)制模式對(duì)其進(jìn)行控制，在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網(wǎng)逆變方案，相比于傳統(tǒng)三相并網(wǎng)逆變器，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)中任意一相都是一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，不受其它相影響，即使在某一相或某兩相損壞的情況下，剩余相也能正常運(yùn)行，增加了系統(tǒng)的冗余性；在三相電網(wǎng)不平衡情況下，本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流，增加系統(tǒng)抗電網(wǎng)波動(dòng)能力。初看起來本方案使用的導(dǎo)抗變換器和變壓器有3套，但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一，這樣可以選用較小容量的器件，有利于高頻電感和變壓器的制作和生產(chǎn)。提出了一種基于導(dǎo)抗變換器的三相電流型逆變器實(shí)現(xiàn)方案，利用導(dǎo)抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流，經(jīng)高頻變壓器隔離及電流等級(jí)變換后進(jìn)行裂相調(diào)制，輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側(cè)電抗器，而且采用高頻變換進(jìn)行功率傳輸，減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積，有利于裝置的小型化和降低成本。 針對(duì)光伏電池輸出電壓較低的問題，研究了一種單級(jí)式三相升壓型并網(wǎng)逆變器，通過一級(jí)變換同時(shí)實(shí)現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能，并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略，本方法僅用一個(gè)電壓傳感器就能替代原先的三個(gè)電壓傳感器：每個(gè)載波周期短路相只進(jìn)行一次開關(guān)動(dòng)作，同時(shí)任何時(shí)刻只有2個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通，可有效降低系統(tǒng)的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗；由于采用DSP控制，具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網(wǎng)電能質(zhì)量好，便于功率調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。 提出了一種光伏并網(wǎng)與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略，在同一套裝置上既實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電，又實(shí)現(xiàn)諧波補(bǔ)償，克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機(jī)的不足，提高系統(tǒng)利用率。詳細(xì)分析了無功電流和諧波電流的檢測(cè)方法、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進(jìn)行了討論，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略的正確性和可行性。
標(biāo)簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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實(shí)用的RS232隔離電路-本電路是串口對(duì)外線隔離電路，采用5V隔離電源和光耦電路，簡(jiǎn)潔實(shí)用。經(jīng)國家檢測(cè)部門試驗(yàn)，本電路對(duì)浪涌、電瞬變脈沖、抗靜電等試驗(yàn)EMI干擾有很好的效果。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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