本文首先簡(jiǎn)述了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展和研究重點(diǎn),介紹了異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的不同控制策略,詳細(xì)論述了異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的基本原理:異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換、矢量控制的基本方程式、轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)方法、矢量控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等,并重點(diǎn)分析了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的基本原理、控制算法以及在TMS320LF2407中的實(shí)現(xiàn)方法。 從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā),本文設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了一套以DSP芯片TMS320LF2407為核心的有速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng),并給出了硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)的功率電路采用電壓型的交-直-交變壓變頻結(jié)構(gòu),由整流電路、濾波電路及智能功率模塊IPM(PM15RSH120)逆變電路構(gòu)成;控制電路以DSP芯片TMS320LF2407為核心,加上PWM信號(hào)發(fā)生電路、定子電流檢測(cè)電路、直流母線電壓檢測(cè)電路、智能功率模塊驅(qū)動(dòng)電路、速度檢測(cè)電路、系統(tǒng)保護(hù)電路等,構(gòu)成了功能齊全的異步電機(jī)全數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)。 在此基礎(chǔ)上,本文對(duì)無(wú)速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了有益的探索。提出了改進(jìn)的電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型,消除了電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型中純積分環(huán)節(jié)所固有的漂移問(wèn)題和積累誤差對(duì)實(shí)際系統(tǒng)性能的影響。在傳統(tǒng)型參考自適應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,將系統(tǒng)中原有的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用一個(gè)具有在線學(xué)習(xí)能力的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代,提出一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)方法,并給出了速度估計(jì)器的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法。最后對(duì)基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)速估計(jì)的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的性能。
標(biāo)簽: 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 異步電機(jī) 轉(zhuǎn)速
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矢量控制作為一種先進(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(lái)的,具有先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性的特點(diǎn)。它是以交流電動(dòng)機(jī)的雙軸理論為依據(jù),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:一個(gè)分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶恐睾?,稱為勵(lì)磁電流分量;另一個(gè)分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶看怪保Q為轉(zhuǎn)矩電流分量。通過(guò)控制定子電流矢量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的位置及大小,即可控制勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的大小,實(shí)現(xiàn)像直流電動(dòng)機(jī)那樣對(duì)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。本文研究的是以TMS320LF2407ADSP和FPGA為控制核心的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。 分析了脈寬調(diào)制和矢量控制的原理與實(shí)現(xiàn)方法,從而建立了異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于矢量控制,分析了矢量控制的基本原理和控制算法,推導(dǎo)了三相坐標(biāo)系、兩相靜止與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電機(jī)基本方程和矢量控制基本公式。同時(shí)在進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)變換以后,得到了間接磁場(chǎng)定向型變頻調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制圖,并結(jié)合TMS320LF2407ADSP完成了具體的實(shí)現(xiàn)方法,根據(jù)矢量控制的基本原理,設(shè)計(jì)了一種基于DSP和FPGA的SVPWM冗余系統(tǒng)。 在硬件方面,以TMS320LF2407ADSP和EP1C12Q240FPGA為控制器,兩者之間通過(guò)雙口RAMIDT7130完成數(shù)據(jù)的交換,并能在一方失控時(shí)另一方立即產(chǎn)生SVPWM波形。同時(shí)完成無(wú)線遙控、速度給定、數(shù)據(jù)顯示以及電流、速度檢測(cè)和保護(hù)等功能,也對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路、電源電路、FPGA配置電路、無(wú)線遙控電路、LCD顯示電路、保護(hù)電路、電流和轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路作了簡(jiǎn)單的介紹。在軟件方面,給出了基于DSP的矢量控制系統(tǒng)軟件流程圖,并用C語(yǔ)言進(jìn)行了編程。用硬件描述語(yǔ)言Verilog對(duì)FPGA進(jìn)行了編程,并給出了相關(guān)的仿真波形。MATLAB仿真結(jié)果表明,本文研究的調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制算法是成功的,并實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的高性能控制。
標(biāo)簽: FPGA DSP 異步電機(jī)
上傳時(shí)間: 2013-07-09
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永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor)因功率密度大、效率高、過(guò)載能力強(qiáng)、控制性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),在中小容量調(diào)速系統(tǒng)和高精度調(diào)速場(chǎng)合發(fā)展迅速。但由于永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)具有獨(dú)特的交叉耦合和交叉飽和現(xiàn)象,且其控制系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)非線性、時(shí)變和多變量系統(tǒng),要實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)速就需對(duì)其控制策略進(jìn)行深入研究。 永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中,位置傳感器的存在使得系統(tǒng)成本增加、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性降低,所以永磁同步電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。本文擬借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)良好的逼近能力,實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural Network)可以逼近任意復(fù)雜非線性映射,具有很強(qiáng)的自學(xué)習(xí)自適應(yīng)能力,十分適合于解決復(fù)雜的非線性控制問(wèn)題。其中,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前廣泛應(yīng)用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之一,得到了較為深入的研究,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,需要離線確定的參數(shù)少、泛化能力強(qiáng)、逼近精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng),采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的調(diào)速控制具有重要意義。 文中提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)自適應(yīng)調(diào)速控制策略,建立了一種包含辨識(shí)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的雙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。辨識(shí)網(wǎng)絡(luò)在線動(dòng)態(tài)辨識(shí)系統(tǒng)輸出并對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,控制網(wǎng)絡(luò)與PI控制方法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)自適應(yīng)轉(zhuǎn)速控制。仿真結(jié)果表明,該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)、精度較高。 文中提出了一種基于混合訓(xùn)練算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法。采用混沌優(yōu)化和梯度下降法相結(jié)合的混合算法對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練后,將其用于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角在線估計(jì)。結(jié)果表明,該訓(xùn)練算法可以有效地加快神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度,且估計(jì)的轉(zhuǎn)子位置角誤差較小、精度較高。 文中建立了以TMS320F2812芯片為核心的永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng),并進(jìn)行了相應(yīng)的軟硬件設(shè)計(jì),為實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的各種控制策略奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。DSP控制系統(tǒng)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練提供樣本,為研究永磁同步電機(jī)的自適應(yīng)調(diào)速控制和轉(zhuǎn)子位置角估計(jì)創(chuàng)造了條件。
標(biāo)簽: BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 永磁同步電機(jī) 自適應(yīng)控制
上傳時(shí)間: 2013-07-03
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無(wú)刷直流電機(jī)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機(jī),應(yīng)用傳統(tǒng)的控制理論對(duì)其進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟,在此基礎(chǔ)上研發(fā)出的各種調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。因此,無(wú)刷直流電機(jī)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用,在很大程度上依賴于對(duì)一些先進(jìn)控制策略的研究。 為了改進(jìn)無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制性能,本文基于灰色控制理論建立了無(wú)刷直流電機(jī)灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)模型。常規(guī)的PID控制以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、易于工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)至今仍被廣泛采用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下,PID控制性能優(yōu)良,但無(wú)刷直流電機(jī)是一種多變量、非線性的控制系統(tǒng),傳統(tǒng)的PID控制器難以克服電機(jī)自身參數(shù)不確定和擾動(dòng)帶來(lái)的轉(zhuǎn)速偏差問(wèn)題,無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確快速的控制。灰色控制器是在繼承經(jīng)典PID控制器不依賴于對(duì)象模型優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)改進(jìn)經(jīng)典PID固有缺陷而形成的新型控制器,性能優(yōu)良并且算法簡(jiǎn)單。該控制器設(shè)計(jì)不需要建立電機(jī)的精確數(shù)學(xué)模型,對(duì)參數(shù)變化和負(fù)載擾動(dòng)不敏感。系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了給定速度參考模型的自適應(yīng)跟蹤,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能適應(yīng)環(huán)境變化,具有較強(qiáng)的魯棒性。 本文以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ),把無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型分為確定部分與不確定部分,對(duì)被控對(duì)象的不確定部分建立灰色模型,進(jìn)行灰色預(yù)估補(bǔ)償,使控制系統(tǒng)的灰量得到一定程度的白化。對(duì)所提出的無(wú)刷直流電機(jī)灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,對(duì)仿真結(jié)果給出理論分析;以TMS320F2812型DSP為核心控制器建立了無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于灰色PID控制算法的無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)受電機(jī)參數(shù)變化影響較小,具有較高的控制精度和魯棒性,表現(xiàn)出優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)性能。
標(biāo)簽: 控制 無(wú)刷 直流電機(jī)調(diào)速
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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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(wú)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(guò)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(kāi)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(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電子換相,無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)位置傳感器永磁無(wú)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(wú)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(wú)位置傳感器永磁無(wú)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(wú)振動(dòng)和失步現(xiàn)象,具有良好的調(diào)速性能。
標(biāo)簽: 無(wú)位置傳感器 控制系統(tǒng) 無(wú)刷直流
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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(lái)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(jiǎn)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(lái)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(kāi)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(chǎng)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(wèn)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(guò)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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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(wú)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(wú)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(chǎng)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(wú)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(wú)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(wú)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(chǎng)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(wú)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(wú)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間: 2013-07-29
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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(kāi)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(kāi)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(yǔ)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(kāi)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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近年來(lái),多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應(yīng)用,而其控制策略和電路拓?fù)涞纫殉蔀榱搜芯繜狳c(diǎn)。相對(duì)傳統(tǒng)的兩電平逆變器,它具有效率高動(dòng)態(tài)性能好,對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的諧波少,適合高壓大容量等優(yōu)點(diǎn)。但隨著電平數(shù)的增加,基本控制算法越來(lái)越復(fù)雜,同時(shí)還存在中點(diǎn)電壓不平衡等問(wèn)題。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于多電平逆變器不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件控制電路,提高了系統(tǒng)性能,還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對(duì)象,首先介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,對(duì)三電平逆變器的電路方程進(jìn)行了深入的分析,在開(kāi)關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了三電平逆變器的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,對(duì)空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法進(jìn)行了改進(jìn),并詳細(xì)推導(dǎo)了該調(diào)制算法的計(jì)算公式,結(jié)合中點(diǎn)電位控制來(lái)確定開(kāi)關(guān)矢量的作用順序,使仿真和實(shí)現(xiàn)都比較容易。然后重點(diǎn)分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問(wèn)題產(chǎn)生的原因,提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點(diǎn)電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對(duì)所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點(diǎn)電位平衡控制方法進(jìn)行了仿真分析,證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
標(biāo)簽: DSP 控制 三電平逆變器
上傳時(shí)間: 2013-05-20
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三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在三相系統(tǒng)中,引起電壓不平衡的主要原因是發(fā)電機(jī)的輸出電壓不平衡和負(fù)載不平衡兩方面,電壓不平衡比較嚴(yán)重時(shí),會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)諸多危害。近年來(lái),STATCOM因其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快,電流諧波含量小,裝置體積小等優(yōu)點(diǎn),在電壓不平衡補(bǔ)償中的應(yīng)用越來(lái)越廣。 首先本文研究了基于IGCT的STATCOM主電路。為了獲得更高的輸出電壓,通常需要將IGCT串聯(lián)使用。然而在器件串聯(lián)使用時(shí),由于其特性的差異會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)電壓分配不均衡,導(dǎo)致個(gè)別器件上產(chǎn)生過(guò)電壓而威脅器件的安全,嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀器件。因此需要采用均壓電路來(lái)保證串聯(lián)結(jié)構(gòu)中電壓的平均分配。本文重點(diǎn)對(duì)IGCT串聯(lián)均壓電路和緩沖電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),在分析串聯(lián)均壓電路的同時(shí),計(jì)算了吸收電容和吸收電阻的取值范圍。而后,對(duì)緩沖電路進(jìn)行了Pspice仿真,通過(guò)仿真驗(yàn)證了均壓電路的工作效果。結(jié)果表明,吸收電容和吸收電阻的取值合適,能夠?qū)GCT的串聯(lián)運(yùn)行起到很好的保護(hù)作用。本文還對(duì)100Kvar/660VSTATCOM的主電路進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì),對(duì)IGCT的型號(hào)和各主要元件進(jìn)行了選擇。 本文重點(diǎn)研究了不平衡系統(tǒng)中STATCOM的控制策略。建立了基于IGCT的STATCOM的數(shù)學(xué)模型;根據(jù)STATCOM的電流暫態(tài)模型,對(duì)電流電壓進(jìn)行序分解,并做D—Q坐標(biāo)變換,建立STATCOM在靜止坐標(biāo)系下的正、負(fù)序數(shù)學(xué)模型?;诮⒌呢?fù)序模型,研究STATCOM在不平衡情況下的控制策略,本文采用無(wú)差拍控制方法;根據(jù)實(shí)際補(bǔ)償時(shí)遇到的問(wèn)題:收斂速度慢、依賴固定的負(fù)載模型、魯棒性差等,對(duì)無(wú)差拍控制方法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。該優(yōu)化方法在傳統(tǒng)無(wú)差拍的基礎(chǔ)上引入了參考電流觀測(cè)器和狀態(tài)觀測(cè)器;文中具體設(shè)計(jì)了這個(gè)改進(jìn)無(wú)差拍控制器和其相關(guān)電路。經(jīng)分析與仿真驗(yàn)證了本文提出的優(yōu)化控制方法,將該方法應(yīng)用于STATCOM不平衡補(bǔ)償器,取得了良好的不平衡補(bǔ)償性能、快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和良好的魯棒性。
標(biāo)簽: STATCOM 不平衡
上傳時(shí)間: 2013-06-05
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