基于DSP在線式UPS不間斷電源控制系統(tǒng)的研究
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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本課題提出了一套采用直流斬波技術(shù)的永磁無刷直流電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)。一方面研制了一種新穎的端電壓邏輯換相控制策略，它通過分析電機(jī)三相繞組端電壓的大小關(guān)系得出控制逆變橋開關(guān)管導(dǎo)通的信號(hào)。結(jié)合電機(jī)預(yù)定位起動(dòng)原理，設(shè)計(jì)出的端電壓邏輯信號(hào)分析處理電路，有效克服了電機(jī)起動(dòng)的困難，確保電機(jī)的順利起動(dòng)，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得到了論證。這種完全用硬件電路來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電子換相，無疑大大降低了控制系統(tǒng)的成本，具有一定的實(shí)用價(jià)值。另一方面采用直流斬波技術(shù)的無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，從而大大減小了電流的脈動(dòng)。本文闡述的方法不但適用于一般的三相四線制無刷直流電機(jī)，還適用于三相三線制的電機(jī),從而擴(kuò)大了其應(yīng)用的范圍。 本論文先對(duì)無位置傳感器永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；然后分別著重介紹了兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)工作：無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制和采用直流斬波技術(shù)的調(diào)速系統(tǒng)；最后給出了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。 根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的無位置傳感器永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平滑起動(dòng)、無振動(dòng)和失步現(xiàn)象，具有良好的調(diào)速性能。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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由于能源危機(jī)和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展電動(dòng)汽車。燃料電池電動(dòng)汽車成為電動(dòng)汽車發(fā)展的“熱點(diǎn)”。大功率DC/DC變換器能夠改善燃料電池的輸出特性，是燃料電池轎車動(dòng)力系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件。然而它作為一種BUCK形式的開關(guān)電源，主電路是很強(qiáng)的電磁干擾源，產(chǎn)生的干擾可能通過電源線進(jìn)入到控制電路板，同時(shí)控制電路部分也要用小功率的開關(guān)電源進(jìn)行穩(wěn)壓，因此也可能產(chǎn)生開關(guān)噪聲經(jīng)電源線向外傳輸。因此就必須在控制電路輸入端設(shè)計(jì)電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)濾波器進(jìn)行傳導(dǎo)干擾的抑制。 本論文首先討論了DC/DC變換器的工作原理，分析了變換器產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾從而影響控制電路正常工作的原因。 其次全面、系統(tǒng)地闡述了EMI濾波器的相關(guān)理論，包括阻抗失配原則、人工電源網(wǎng)絡(luò)、濾波網(wǎng)絡(luò)、插入損耗等重要概念。接著研究了濾波元件的選取原則，并針對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)之一—高頻性能展開了分析，借助仿真觀察了元件寄生參數(shù)的影響，提出了改善濾波器高頻性能的部分方法。 隨后介紹了濾波器的設(shè)計(jì)方法，除了介紹通用的設(shè)計(jì)方法外，著重分析了濾波器設(shè)計(jì)中的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)—噪聲源阻抗的影響、測量及估算，并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地形成了基于源阻抗的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也考慮了濾波器與開關(guān)電源連接時(shí)可能出現(xiàn)的系統(tǒng)不穩(wěn)定性問題，通過仿真分析提出解決方案。 然后闡述了EMI濾波器在工程應(yīng)用中的各種注意事項(xiàng)。 最后結(jié)合DC/DC變換器控制電路的實(shí)際干擾情況，設(shè)計(jì)了EMI濾波器，使控制電路電源輸入端的傳導(dǎo)干擾基本下降到相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)(CISPR25)的三級(jí)限值以下。
標(biāo)簽： EMI 開關(guān)電源 濾波器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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近年來，由于能源危機(jī)和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動(dòng)態(tài)性能好壞，直接決定汽車動(dòng)力系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本文主要致力于對(duì)DC/DC變換器在不同控制策略下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動(dòng)態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時(shí)域的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)以及二者之間的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾較小時(shí)，采用頻域分析方法，對(duì)Buck和Boost變換器進(jìn)行了小信號(hào)建模，并對(duì)其在不同線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)控制作用下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行對(duì)比分析。當(dāng)系統(tǒng)受到較大干擾時(shí)，采用時(shí)域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號(hào)建模方法，并對(duì)PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng)，應(yīng)用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—?jiǎng)討B(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對(duì)這一問題，引入了模糊—PI控制，將其應(yīng)用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動(dòng)態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細(xì)介紹了模糊-PI控制器的設(shè)計(jì)過程，并對(duì)設(shè)計(jì)的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進(jìn)行建模與仿真。最后，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動(dòng)態(tài)性能最好的控制策略之一，可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關(guān)知識(shí)，推導(dǎo)了其應(yīng)用于Buck和Boost變換器的理論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)出針對(duì)不同被控對(duì)象和工作狀態(tài)的控制策略，對(duì)每種控制策略通過仿真分析驗(yàn)證其有效性。就滑模控制存在的靜差問題、抖振問題和變頻問題均提出了行之有效的解決方案。快速響應(yīng)特性
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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本書是輕松跟我學(xué)系列之一。該系列內(nèi)容涉及電子、電氣、信息等廣泛領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)，為那些對(duì)技術(shù)、工程感興趣的非本專業(yè)人士或相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員提供從必要的基本原理到相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展最新動(dòng)態(tài)等信息。本系列編排獨(dú)特，采用了正文與相關(guān)的圖示分開，以良好的視覺效果展示的做法幫助讀者達(dá)到對(duì)正文內(nèi)容的理解最大化。 本書主要內(nèi)容有電動(dòng)機(jī)的工作原理、直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)的特性和類型，電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)及其應(yīng)用、模型電動(dòng)機(jī)的拆卸和發(fā)電實(shí)驗(yàn)等。
標(biāo)簽： 電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)作為工業(yè)裝備重要驅(qū)動(dòng)源之一的伺服系統(tǒng)的性能提出了越來越高的要求。永磁同步電機(jī)( PMSM)作為交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，正得到越來越廣泛地應(yīng)用。要構(gòu)建高性能的伺服系統(tǒng)，好的伺服控制系統(tǒng)則必不可缺，本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統(tǒng)這一主題展開研究。 根據(jù)永磁同步電機(jī)的動(dòng)態(tài)dq數(shù)學(xué)模型，從實(shí)現(xiàn)高性能的轉(zhuǎn)矩控制出發(fā)，對(duì)永磁同步電機(jī)的矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等控制策略進(jìn)行了比較分析。針對(duì)本伺服系統(tǒng)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用了具有線性控制轉(zhuǎn)矩特性，能獲得比較平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩輸出的基于轉(zhuǎn)子磁場定向的id=0的矢量控制策略，同時(shí)還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)，并在MATLAB仿真平臺(tái)對(duì)所選控制方案進(jìn)行了仿真研究。 對(duì)控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析了針對(duì)16位定點(diǎn)DSP控制器TMS320LF2407A的程序設(shè)計(jì)特點(diǎn)，建立了電機(jī)的標(biāo)幺值模型，解決了變量的定標(biāo)問題。并介紹了電機(jī)控制程序的總體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。 為實(shí)現(xiàn)高性能的伺服控制系統(tǒng)，使伺服系統(tǒng)輸出平滑的轉(zhuǎn)矩，本文還對(duì)電壓型PWM逆變器“死區(qū)效應(yīng)”引入的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了分析，分析表明了在永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，由“死區(qū)效應(yīng)”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系，并應(yīng)用一種實(shí)用的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高了系統(tǒng)的性能。 最后在伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上做了大量的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)性能可靠且擁有優(yōu)良的調(diào)速性能。
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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我國電網(wǎng)無功補(bǔ)償容量不足和配備不合理，特別是可調(diào)節(jié)的無功容量不足，快速響應(yīng)的無功調(diào)節(jié)設(shè)備更少。沖擊性負(fù)荷更會(huì)使得電網(wǎng)無功功率不平衡，將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的巨大波動(dòng)、善變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定性被破壞事故。 FC+TCR型靜止無功補(bǔ)償裝置響應(yīng)速度快，可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，抑制系統(tǒng)電壓波動(dòng)和閃變，因此在電氣化鐵路、電弧爐、軋機(jī)等的負(fù)荷無功補(bǔ)償上得到廣泛應(yīng)用。中小用戶由于成本高較少使用，但中小用戶無功補(bǔ)償容量及市場巨大，研制適合中小用戶的FC+TCR型靜止無功補(bǔ)償裝置很有必要。基于此目的，本文研制一臺(tái)10kV FC+TCR型靜止無功補(bǔ)償裝置，并以此為研究對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)理論研究工作。 本文根據(jù)負(fù)荷無功功率的變化情況，計(jì)算了靜止無功補(bǔ)償裝置的主電路參數(shù)，設(shè)計(jì)配備了高電位取能觸發(fā)板和BOD過電壓保護(hù)板。選擇以TMS320F2812為核心的嵌入式控制板為主要部件，設(shè)計(jì)信號(hào)接入電路和晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路，構(gòu)成最基本的靜止無功補(bǔ)償控制器。 基于瞬時(shí)無功補(bǔ)償理論和不平衡負(fù)荷的平衡化原理（Steinmetz原理），建立補(bǔ)償電納計(jì)算模型，通過電壓電流瞬時(shí)值采樣計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)乃矔r(shí)無功功率和電納，根據(jù)補(bǔ)償電納通過查表方法求得晶閘管的控制角，并將其應(yīng)用到靜止無功補(bǔ)償裝置樣機(jī)中。仿真結(jié)果表明，算法是快速有效和準(zhǔn)確的，主電路的參數(shù)是合理的，具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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矢量控制一直是電機(jī)控制領(lǐng)域的熱門話題。本文以異步電機(jī)為研究對(duì)象，以矢量控制的解耦思想為基礎(chǔ)，采用自動(dòng)控制的有關(guān)方法，對(duì)矢量控制進(jìn)行了探討，著重研究了矢量控制系統(tǒng)中控制器的設(shè)計(jì)。 @@ 本文對(duì)矢量控制和自動(dòng)控制的相關(guān)理論進(jìn)行了簡單的介紹，包括矢量控制的原理、坐標(biāo)變換、控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)等。按照矢量控制的解耦思想將耦合的交流電機(jī)模擬為解耦的直流電機(jī)進(jìn)行控制，解耦后的交流電機(jī)可對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)速進(jìn)行獨(dú)立控制。在設(shè)計(jì)磁鏈控制器和速度控制器時(shí)，通過使用自動(dòng)控制的相關(guān)原理，使得轉(zhuǎn)子磁鏈和電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到了預(yù)期的性能要求。本文使用的設(shè)計(jì)方法是先在連續(xù)域下設(shè)計(jì)控制器，然后將其離散化為數(shù)字控制器，并對(duì)連續(xù)域下的控制器和離散域下的控制器進(jìn)行了仿真和比較。電機(jī)轉(zhuǎn)速是本文的一個(gè)重要參數(shù)，文中專門設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)，并對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行了誤差分析。最后，對(duì)本文設(shè)計(jì)方法的不足之處進(jìn)行了簡單的說明，也給出了對(duì)應(yīng)的改善方法。 @@ 仿真表明，本文設(shè)計(jì)的矢量控制系統(tǒng)達(dá)到了良好的控制效果。 @@關(guān)鍵字：矢量控制、磁鏈調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 分 矢量控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-17
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由于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS），成為轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的主流。 @@ 本文在詳細(xì)了解EPS系統(tǒng)性能要求和工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)各種已有的EPS助力電機(jī)進(jìn)行了總結(jié)和比較。對(duì)比結(jié)果表明，無刷直流電機(jī)（BLDC）憑借其顯著的優(yōu)點(diǎn)，成為EPS助力電機(jī)的較優(yōu)選擇。 @@ 無刷直流電機(jī)作為一種由電動(dòng)機(jī)本體和驅(qū)動(dòng)器組成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的直流電機(jī)一樣，具有良好的起動(dòng)和調(diào)速性能，并且由于用電子換向取代了機(jī)械換向，不存在傳統(tǒng)直流電機(jī)的換向火花和機(jī)械噪聲，在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍還在進(jìn)一步擴(kuò)展。然而，BLDC電機(jī)作為EPS系統(tǒng)的助力電機(jī)也并非全無缺點(diǎn)。永磁電機(jī)中固有的齒槽轉(zhuǎn)矩的存在，以及由于采用120°換向工作模式造成的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，都會(huì)嚴(yán)重影響EPS系統(tǒng)的操控性能。 @@ 本課題針對(duì)無刷直流電機(jī)在汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用，根據(jù)EPS系統(tǒng)對(duì)助力電機(jī)的要求，設(shè)計(jì)了一臺(tái)轉(zhuǎn)向助力用永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，并使用有限元方法對(duì)電機(jī)性能進(jìn)行了分析。為了反映參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，從而為電機(jī)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，我們還用場路耦合的解析算法對(duì)電機(jī)性能進(jìn)行了分析。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)永磁電機(jī)中的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了研究，并針對(duì)樣機(jī)提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱方法，然后使用三維有限元的方式對(duì)所提出的方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 @@ 根據(jù)EPS系統(tǒng)的工作原理，探討了助力電機(jī)的控制策略，并設(shè)計(jì)了帶傳感器的無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)。分別完成控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 @@關(guān)鍵詞：EPS、無刷直流電機(jī)、電機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、有限元、控制器設(shè)計(jì)
標(biāo)簽： EPS 汽車 無刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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作為世界上發(fā)展最快的可再生能源，風(fēng)能受到了世界各國的關(guān)注。隨著風(fēng)機(jī)數(shù)量的增加，研究電網(wǎng)故障時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性越來越重要。 本文以“3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)分析”為工程背景，旨在研究3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其系統(tǒng)在各種正常和非正常工況下的動(dòng)態(tài)性能，分析變流系統(tǒng)和控制方法對(duì)電機(jī)性能的影響，為電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。 首先，在對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本理論進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上，分析了變轉(zhuǎn)速變槳距控制策略，并基于Matlab/Simulink建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型，通過仿真分析了最大功率跟蹤和變槳距控制下發(fā)電機(jī)的性能。 其次，研究了雙PWM變流系統(tǒng)電機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法，并基于Matlab/Simulink搭建了基于轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙PI調(diào)節(jié)器的電機(jī)側(cè)控制器模型及基于電網(wǎng)電壓定向的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制的網(wǎng)側(cè)控制器模型。 最后，基于Matlab/Simulink對(duì)電網(wǎng)短路及電網(wǎng)電壓跌落下不同控制方法下的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真；并對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端短路下的運(yùn)行性能進(jìn)行仿真，結(jié)果表明：網(wǎng)側(cè)變流器的電流變化以及直流母線的電壓波動(dòng)對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響較大，通過控制網(wǎng)側(cè)變流器電流、直流母線電壓的穩(wěn)定，可以有效提高永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；給定的電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)符合短路電流倍數(shù)要求；永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過變流裝置并網(wǎng)可大大減小故障對(duì)發(fā)電機(jī)的沖擊。
標(biāo)簽： MATLAB 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 動(dòng)態(tài)仿真
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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