隨著全球汽車保有量的與日俱增,能源危機和環境污染正逐漸成為制約世界汽車工業發展的瓶頸。而新興的混合動力汽車(HEV)在節能和排放上的優越性正逐步體現出來。由于采用“油、電”配合的方式來驅動車體,其所搭載電動機及其驅動控制系統的研究則成為混合動力汽車研發中的關鍵技術之一,它直接決定著整車的動力性,燃油經濟性和排放指標。 論文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能,概括了混合動力汽車的優點,介紹了混合動力汽車電機及其控制系統技術的發展現狀;其次探討了幾種常用交流電動機的性能優劣,由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調速性能,本文混合動力汽車傳動系統選用永磁同步電機;根據混合動力汽車所搭載電動機在功率和扭矩上的要求以及永磁同步電機在結構上的特點,選取了發動機電機系統的結構布置形式;論文建立了永磁同步電動機的數學模型,分析了永磁同步電動機矢量控制的原理;設計了基于TMS320F2812DSP的永磁同步電動機矢量控制系統,詳細闡述了功率驅動電路,速度及位置檢測電路,電流反饋及過流保護電路,CAN通訊模塊等系統中重要的組成單元;軟件采用模塊化的結構,闡述了關鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產生子程序。 最后,搭建了實驗平臺,對硬件進行了調試和修改,通過樣機及系統臺架試驗,取得了大量的實驗數據,檢驗了所設計樣機的特性,發現其制作過程中的不足,并實現了電機控制系統的閉環控制,從而達到了對混合動力汽車用永磁同步電動機控制系統的探索與研究的目的。
上傳時間: 2013-05-23
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隨著人們生活水平的提高,肥胖逐漸成為一種社會疾病,肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥,嚴重影響生活質量,嚴重時甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機有很好的實際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor,簡稱BLDCM)的呼吸機控制器,實現了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機的運行控制。 論文從基本電磁定律出發,分析了無刷直流電動機結構和工作原理,建立了無刷直流電動機的數學模型,在此基礎上詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理,深入研究了三種反電勢過零檢測方法,并對檢測電路移相產生的轉子位置誤差進行了分析,給出了補償方法。 對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關鍵問題——起動方法進行研究,介紹了“反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法,深入討論了“三段式”起動技術。針對傳統“三段式”起動的缺點,論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述,本系統以dsPIC30F3010單片機為控制器,設計了“反電勢法”無刷直流電機無位置傳感器控制系統的硬件電路,詳細介紹了電路各個組成部分的工作原理,同時介紹了控制系統中采用的硬件抗干擾措施。結合dsPIC30F3010的特點,充分利用其片內的資源,設計了系統的軟件。實驗結果表明系統能夠控制電機順利起動,而且實現了電機正確的換相和穩定的運行。
上傳時間: 2013-07-26
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無功補償對于現代電力系統的運行與穩定性來說是必不可少的。靜止無功發生器(SVG)經過了三十多年的發展,已經在無功補償技術上得到廣泛的應用。它具備優越的動態性能,可以大大提高電力系統的電壓調整能力和系統穩定性,進而提高電力系統的輸電能力。在我國,充分發揮SVG的作用,顯得尤為迫切。 本文論述了SVG的發展概況,研究了SVG的工作原理,對大容量的主電路結構進行了比較分析,并在此基礎上建立了SVG的穩態數學模型和標幺值數學模型。然后,闡述了瞬時無功功率理論,給出了無功電流檢測的具體算法,并利用MATLAB仿真軟件對該算法進行了仿真實現。接下來研究比較了SVG的兩種傳統控制策略,介紹了幾種PWM觸發技術,其中著重研究了空間矢量PWM(SVPWM)的算法。利用MATLAB仿真軟件對基于傳統電流間接閉環控制算法的SVG進行了系統級仿真實現,在與電流直接控制的SVG仿真結果做對比后,指出各自的補償特點。文章重點在結合以上算法各自的優缺點、電網本身的大擾動和電力系統對SVG控制性能的嚴格要求后,給出了一種新型電壓電流雙閉環的控制方法。其中電流內環采用瞬時無功電流的PI反饋控制,PI值根據系統數學模型中iq△δ的比例關系,采用了齊格勒-尼柯爾斯法則進行整定;而電壓外環則采用系統動態電壓的智能遺傳PI反饋控制,利用智能遺傳算法對PI值進行整定。用MATLAB/SIMULINK分別對兩個環節的控制算法進行了仿真,并針對外環控制器的遺傳PI算法,與PI算法的仿真結果做了對比,證明了遺傳PI的優越性,為基于雙閉環控制的SVG系統級仿真打下了基礎。最后,文章利用MATLAB/SIMULINK/PSB對新型電壓電流雙閉環系統的SVG進行了仿真實現,并對在電網不同情況下的補償效果與傳統電流間接控制的SVG進行了分析與比較。仿真結果表明該控制方式具有更好的動態性能。
上傳時間: 2013-04-24
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混合動力汽車采用內燃機和電機作為動力源,成為解決排污和能源問題最具現實意義的途徑之一,集成一體化起動/發電機(ISG)技術是當前國際公認的未來汽車的先進技術之一,也是當代汽車發展的重要方向。論文以ISG型混合動力汽車為研究對象,進行了混合動力汽車驅動系統和動力總成控制系統等方面的研究。 本文系統地分析了串聯式、并聯式以及混聯式混和動力汽車動力總成構型的優缺點,介紹了ISG型混合動力汽車結構及主要特點的基礎上,首先通過對各總成選型分析,選擇了發動機、電機、電池等部件,接著根據性能指標,確定了發動機、電機、電池等部件參數匹配。 動力總成控制系統作為HEV控制系統的關鍵,主要負責對行駛需求功率的合理分配,保證HEV高效運行,使發動機燃油消耗和排放達到最優。動力總成控制系統的硬件采用了TMS320F2812芯片,由于它功能強大,I/O資源豐富,并且支持廣泛用于汽車電控的CAN通訊,因此,非常適合于混合動力汽車的實時控制。本文研究了動力總成控制系統的總體結構,以TMS320F2812型DSP為核心,組建了混合動力總成控制系統的硬件系統。在充分利用DSP內部模塊的基礎上對它的外部總線進行擴展。并設計了電源模塊、A/O模塊、IO模塊、CAN總線模塊和串口通訊模塊。在模塊化設計方式基礎上建立了混合動力控制策略的軟件設計。 為了證明設計方案的可行性和DSP總成控制系統的控制性能,在MATIAB/Simulink環境下,以hdvisor為仿真平臺,依據系統的結構、控制策略,對相關模塊進行修改,建立了ISG型混合動力汽車整車的仿真模型。利用建立的模型,在Advisor仿真軟件中輸人仿真參數,設置仿真性能,汽車動力性、經濟性以及一些重要性能曲線的仿真結果。與同樣參數設置的傳統燃油汽車仿真結果進行比較表明,油耗和排放都得到了很好的降低。
上傳時間: 2013-07-08
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分,廣泛地應用于電動車、電力設備、產業設備、交通車輛等領域。逆變器的并聯控制技術以其廣泛的應用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高,高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當今逆變電源的發展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑,設計大功率的逆變器和采用逆變器并聯技術實現電源模塊化。 為此,本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象,采用全數字化控制方式,主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術和并聯控制技術。本文圍繞大功率組合式三相逆變器,對其主電路結構、系統的數學模型、波形控制技術以及并聯系統模型、并聯控制方案進行了較為詳細的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結構,并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標系下的數學模型。針對大功率組合式三相逆變器,采用在dq 坐標系下的三相電壓閉環統一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質量,采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復控制并聯結合的控制方案。分析了PID 控制器和重復控制器的原理,并針對400kVA 三相逆變器的系統性能,給出了相應數字PID 控制器和重復控制器的設計。并利用Matlab 建立了系統的仿真模型,給出了理論研究結果。提出了有效提高系統動態性能的兩種方法:加負載電流前饋和動態過程中強制改變改變調制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護技術,提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環相結合的方案,保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯系統的結構、環流特性及逆變器的輸出功率進行了分析。詳細分析了輸出阻抗特性不同時,逆變器環流和輸出功率分配的差異,得出了輸出阻抗對環流和功率影響的一般規律。針對大功率三相逆變器并聯系統,采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理,逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調制原理。根據400kVA 三相逆變器并聯系統的輸出阻抗特性,采用了無功調節輸出電壓幅值和同步鎖相實現相位同步的并聯控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結果進一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯控制策略有效可行性。
上傳時間: 2013-07-03
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隨著國內交流伺服電機等硬件技術逐步成熟,高運算能力的控制芯片與電機控制技術相結合,具有高效、節能和可移植性好等特點,這樣使得交流伺服系統成為現代電機伺服驅動系統的一個發展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設計了交流永磁電機位置伺服控制系統。針對三相永磁同步電機的物理方程,通過坐標轉換,在d-q旋轉坐標系下建立轉矩方程,采用Id=0的矢量控制策略,建立一套完整的全數字交流位置伺服控制系統。 硬件方面,采用的是瑞薩公司專用電機控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片,并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現功率驅動,簡化了系統電路,縮小了系統的體積,提高了系統的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流;由增量式磁性編碼器檢測永磁轉子位置,并設計一種比較快速的轉子初始檢測方法。 軟件方面,采用結構化語言C和單片機M16C匯編語言混編,實現了單片機初始化、三環控制、電流跟隨型PWM控制,提高編寫代碼的效率,同時保證系統的實時控制性能;由軟件方式實現經典PID控制和簡單模糊控制相結合構成“串聯校正”閉環控制系統,提高了系統的快速性和抗干擾能力。此外,本文對控制策略進行了研究,闡述了模糊PID控制策略;還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調制。 實驗結果表明,本文所設計的伺服控制系統能實現電機的啟動,調速和定位等,并能達到系統的性能指標。
上傳時間: 2013-05-19
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隨著能源的緊張和環境污染日益嚴重,開發和利用太陽能已受到越來越多的重視。通過光伏并網發電系統將太陽能轉換為電能,并將電能輸送到電網上,是太陽能利用的主要形式。 本文對光伏并網發電系統的控制策略進行了深入的研究。首先,分析了太陽能電池發電的基本原理,得出了太陽能電池的等效模型,通過分析太陽能電池的I-V特性,可以看出太陽能電池是一非線性電源,而且輸出電能受環境溫度和光照強度的影響,為了使太陽能電池能夠最大效率地將太陽能轉化為電能,需要對其進行最大功率點跟蹤。通過分析和對比各種最大功率點跟蹤方法的優缺點,采用了改進擾動觀察法結合BOOST升壓電路來對電池板進行最大功率點跟蹤的方案。其次,分析對比并網電流的各種控制方式,確定采用滯環比較方式對并網電流進行控制,為了使并網電流穩定可靠地向電網送電,采用雙閉環控制策略對并網逆變器進行控制,使逆變器輸出電流能與電網電壓同頻同相,以單位功率因數向電網輸電。最后,對光伏并網發電系統的孤島效應進行了研究,介紹了各種孤島檢測方法,分析了基于正反饋的主動移頻式孤島檢測方法(AFDPF)的參數優化方案,為AFDPF檢測盲區的分析提供理論依據。 本文在MATLAB/Simulink仿真環境下,利用SimPowerSystems功能模塊建立了仿真模型,對太陽能電池板的數學模型,最大功率點跟蹤控制策略,并網控制策略進行驗證仿真。仿真結果證明了本文的方案和控制策略的正確性。
上傳時間: 2013-07-14
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隨著我國工業化進程加快,各種電力負荷迅速增加,造成了電網無功功率消耗增加,使電能的傳輸和利用效率降低,電能質量中的無功功率補償問題變得越來越重要。靜止無功發生器(STATCOM)作為柔性交流輸電系統的重要裝置之一,是無功功率補償發展的趨勢。 論文首先介紹并比較了現有的無功補償裝置,分析了STATCOM相對于其他無功補償裝置的優越性。總結了STATCOM的間接電流控制和直接電流控制兩種控制方式,并對兩種控制方式所衍生的幾種控制結構進行了介紹,說明了其控制原理。 詳細討論了直接電流控制的幾種控制結構,并建立了相應的仿真模型,進行了仿真和比較分析。研究了它們在穩態性能和動態性能上的優缺點。其中重點討論了采用空間電壓矢量調制方法(SVPWM)跟蹤給定電壓矢量,來控制STATCOM的電流產生,并且采用直流側電壓可變給定。仿真結果證明此種方法具有直流側電壓利用率高、降低功率器件的開關損耗、適應電網電壓不對稱的環境的優點。 介紹了基于FPGA和DSP硬件開發平臺設計方法。對FPGA的控制軟件編程設計進行了詳細討論,其中重點討論了應用DSP builder。工具箱實現全數字三相鎖相環和SVPWM控制模塊的方法。
上傳時間: 2013-04-24
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脈沖電暈法煙氣脫硫脫硝技術是利用電暈放電產生的高能電子與中性分子碰撞,產生自由基和活性粒子,在有氨加入的條件下,將SO2、NOx轉化為硫銨和硝銨。根據現有脈沖電暈法電源設備不能大規模工業化實踐應用的缺點,設計了一種新型的高頻高壓交直流疊加的脫硫脫硝電源。 本文重點介紹了交、直流電源的工作原理,對電源中的串聯諧振情況進行了具體的分析,交流電源采用串聯負載串聯諧振的工作方式,直流電源采用并聯負載串聯諧振的工作方式。通過變壓器升壓和諧振升壓,可使交流電壓的上升率大于200V/us,直流電壓可達到上萬伏。同時計算了電源的主要參數,為實驗打下基礎。為了進一步提高交流電壓的頻率,針對感性負載,采用全橋移相軟開關控制策略,為開關器件提供零電壓關斷條件。通過理論分析、仿真及實驗對軟、硬開關過程及損耗進行比較,證明軟開關對提高開關頻率的促進作用。 為方便對交、直流電壓幅值進行調節,設計了電源控制系統,采用兩個數字PID控制器,能同時對二者的幅值進行控制,并以液晶和鍵盤作為人機交互界面,方便用戶的操作。 交直流疊加的電源可以使反應器產生穩定、寬范圍、有效的流光。交流電壓使放電增強,產生的自由基多,氧化脫除量增加。直流基壓驅使正離子和電子離開流光通道,自由基分布更廣,與SO2等接觸面增加,增強脫硫脫硝效果。 本文也對脫硫脫硝系統的電磁干擾情況進行分析,并采用接地、屏蔽、隔離等方法提高系統的電磁兼容性能。
上傳時間: 2013-04-24
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集散控制系統(Distributing Control System,縮寫DCS)是以多個微處理機為基礎利用現代網絡技術、現代控制技術、圖形顯示技術等實現對分散控制系統的調節、監視的控制技術。DCS具有功能分散,故障分散的優點,適合于上位機對多個下位機的管理和監控。本文將DCS技術應用到中央空調上,設計了中央空調的溫度模糊集散控制系統。 本系統在整體結構上采用集散控制的方案。一臺控制計算機(上位機)對各個空調房間的風機和水泵進行集中管理,若干臺下位機下放分散到現場實現分布式控制,上位機和各個下位機之間用控制網絡互連以實現相互之間的信息傳遞。 在控制策略上,針對被控量溫度的大慣性、時變性的特點,本文設計了溫度的二維模糊控制策略,該策略是基于專家和有經驗的操作人員的經驗進行調控的智能控制系統。模糊控制是以查詢模糊控制規則表的形式實現,模糊控制表可以隨著人們的經驗和知識的增長日益完善。 根據總體方案,設計下位機即開關磁阻電機(SRM)控制節點和信號采集節點的軟、硬件。主要工作包括SRM的就地和遠程兩種控制方式的實現、模/數和數/模轉換器的控制、模擬電壓的采集、溫度傳感器的選型、CAN網絡通信的硬、軟件,以及下位機的主程序的設計和調試等。 完成上述工作后,采用溫度開環和閉環分別進行了試驗。通過實驗證明,所設計方案的可行性。最后對中央空調溫度控制系統的運行性能進行了總結,對下一步用于該系統的研究與開發具有一定的參考價值。
上傳時間: 2013-04-24
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