電機(jī)是現(xiàn)代生產(chǎn)中的重要電氣設(shè)備，電機(jī)的故障會(huì)對生產(chǎn)造成重大影響，因此需要監(jiān)測電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，不斷提高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求控制電機(jī)的噪聲。測試和分析電機(jī)的振動(dòng)為電機(jī)的故障診斷和電機(jī)的噪聲控制提供了途徑，因此有必要建立一個(gè)電機(jī)振動(dòng)測試分析系統(tǒng)。 過去20多年來，虛擬儀器技術(shù)取得了長足發(fā)展，在工程測試等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)儀器，虛擬儀器技術(shù)具有性能高，擴(kuò)展性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢。LabVIEW是虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)中最常用的一個(gè)。 本文在虛擬儀器的基礎(chǔ)上開發(fā)了電機(jī)振動(dòng)測試分析系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1．電機(jī)振動(dòng)測試分析平臺(tái)的建立，以LabVIEW為軟件開發(fā)平臺(tái)，配合數(shù)據(jù)采集卡，加速度傳感器等硬件設(shè)備建立了電機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集與處理的虛擬儀器系統(tǒng)，完成振動(dòng)信號(hào)的采集、顯示、處理、數(shù)據(jù)管理等一系列功能； 2．電機(jī)振動(dòng)信號(hào)處理方法的研究，深入分析了傅里葉變換、時(shí)頻分析、小波分析等在電機(jī)振動(dòng)信號(hào)處理中的優(yōu)缺點(diǎn)，著重研究了獨(dú)立分量分析等新技術(shù)在電機(jī)內(nèi)部振動(dòng)信號(hào)處理上的應(yīng)用，針對電機(jī)振動(dòng)的特性，給出了各種信號(hào)處理方法的參數(shù)優(yōu)化： 3．電機(jī)故障診斷的研究，針對電機(jī)故障特征量的提取和選擇提出了作者自己的見解，建立了基于振動(dòng)的最小二乘支持向量機(jī)電機(jī)故障診斷，實(shí)例證明了支持向量機(jī)在電機(jī)故障診斷上的有效性； 4．針對電機(jī)故障診斷中故障樣本不易獲得的特點(diǎn)，提出了基于支持向量數(shù)據(jù)描述的多層分類器，是一種較有應(yīng)用價(jià)值的新方法。
標(biāo)簽： 虛擬儀器 電機(jī)振動(dòng) 測試
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機(jī)應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機(jī)根據(jù)反電動(dòng)勢和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(jī)(無刷直流電機(jī))和正弦波永磁同步電機(jī)(永磁同步電機(jī))。正弦波永磁同步電機(jī)為實(shí)現(xiàn)其正弦波驅(qū)動(dòng)控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，通常采用機(jī)械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等)，機(jī)械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息，但其體積大，價(jià)格高，增加了轉(zhuǎn)子的慣量，且性能易受環(huán)境因素的影響，限制了永磁同步電機(jī)的應(yīng)用場合。近年來受到廣泛的關(guān)注的無位置傳感器技術(shù)，是通過檢測反電動(dòng)勢(電壓)或電流等過零點(diǎn)獲取轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，此技術(shù)雖取消了機(jī)械位置傳感器，但存在控制復(fù)雜，位置檢測精度不高，運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機(jī)械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的正弦波驅(qū)動(dòng)控制問題。 首先，本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實(shí)現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進(jìn)的方法，該法通過對位置區(qū)間初始速度的估算，可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型，并對其進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果表明：改進(jìn)位置估算方法即使在加減速等動(dòng)態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次，完成了以TI公司的數(shù)子信號(hào)處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅(qū)動(dòng)芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機(jī)在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時(shí)的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機(jī)運(yùn)行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行優(yōu)化。 最后，完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實(shí)現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，并對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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風(fēng)機(jī)的耗電量占全國總發(fā)電量的40﹪左右，是全國耗電最大的工業(yè)裝備，而且運(yùn)行效率比國外低10﹪～30﹪。因此在風(fēng)機(jī)(及水泵)上實(shí)行節(jié)能、節(jié)電、降耗是一個(gè)緊迫的任務(wù)，對緩解我國電能的供需矛盾、推進(jìn)我國現(xiàn)代化建設(shè)、縮小我國和發(fā)達(dá)國家的差距具有非常現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。 小型風(fēng)機(jī)(1～10千瓦)特點(diǎn)是：單臺(tái)的耗電量很小，但是數(shù)量巨大，因此降低這些小型風(fēng)機(jī)的耗電量同樣具有十分深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)意義。但在這一領(lǐng)域的節(jié)能研究一直未能得到充分重視。 本論文提出一種用于驅(qū)動(dòng)小功率風(fēng)機(jī)的永磁無刷直流電機(jī)，通過調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量從而達(dá)到節(jié)能的目的。永磁無刷直流電機(jī)是近年隨著電力電子技術(shù)和永磁材料的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來的一種新型電機(jī)。它用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向裝置，即克服了有刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械換向帶來的一系列缺點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率高、無勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多特點(diǎn)，因此在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 本論文從永磁材料、磁體結(jié)構(gòu)、充磁方式、繞組分布、極弧系數(shù)等方面分析了風(fēng)機(jī)外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)要求，給出永磁無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)、原理及一般設(shè)計(jì)要求；根據(jù)風(fēng)機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求，設(shè)計(jì)制造外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)用鐵氧體永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)；針對風(fēng)機(jī)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速及各種保護(hù)要求，基于降低成本的原則，設(shè)計(jì)制造永磁無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這一設(shè)計(jì)為基于專用集成芯片的小功率無刷直流電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了試制、調(diào)試及試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明了系統(tǒng)具有簡單和優(yōu)越的控制性能，適于小功率無刷直流電機(jī)的控制。 樣機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)表明外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)小功率風(fēng)機(jī)具有良好的性能、較低的成本，具有進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來，隨著人們生活的改善，機(jī)動(dòng)車輛得到迅速發(fā)展，其排放的尾氣己造成城市空氣嚴(yán)重污染，一些城市相繼制定法規(guī)限制摩托車和燃油助力車的使用來保護(hù)環(huán)境。于是發(fā)展綠色交通工具已成為一個(gè)重要的課題。電動(dòng)車具有輕便、無污染、低噪音和價(jià)格低廉的特點(diǎn)，成為比較理想的交通工具。開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、可靠性高、能在較寬的速度范圍內(nèi)高效運(yùn)行、而且堅(jiān)固耐用，適合于在惡劣條件下應(yīng)用等特點(diǎn)決定了其非常適合于車輛負(fù)載。 本文主要研究四相8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在兩輪電動(dòng)車中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了以AVR單片機(jī)為主控芯片的電動(dòng)車控制器。1.根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了SR 電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，分析并確定了開關(guān)磁阻電機(jī)的位置信號(hào)檢測方法，制定了該系統(tǒng)使用的控制策略：采用轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，通過AVR單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)時(shí)器T/C2輸出的PWM斬波調(diào)壓間接地調(diào)節(jié)電流以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。2.以AVR單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的各硬件電路，主要有電源轉(zhuǎn)換電路和電壓采樣電路、系統(tǒng)功率電路及MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、位置信號(hào)檢測電路和電流檢測與保護(hù)電路。3.在硬件電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的控制軟件，并對電動(dòng)車的剎車、過流保護(hù)、欠壓保護(hù)和定速巡航等功能加以改善和提高。最后對所開發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，通過實(shí)驗(yàn)得到的速度電流波形證實(shí)了該控制器的可行性。
標(biāo)簽： 開關(guān)磁阻電機(jī) 制器設(shè)計(jì) 電動(dòng)車
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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智能型充電器電源和顯示的設(shè)計(jì) 隨著越來越多的手持式電器的出現(xiàn)，對高性能、小尺寸、重量輕的電池充電器的需求也越來越大。電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步也要求更復(fù)雜的充電算法以實(shí)現(xiàn)快速、安全的充電。因此需要對充電過程進(jìn)行更精確的監(jiān)控，以縮短充電時(shí)間、達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。AVR 已經(jīng)在競爭中領(lǐng)先了一步，被證明是下一代充電器的完美控制芯片。Atmel AVR 微處理器是當(dāng)前市場上能夠以單片方式提供Flash、EEPROM 和10 位ADC的最高效的8 位RISC 微處理器。由于程序存儲(chǔ)器為Flash，因此可以不用象MASK ROM一樣，有幾個(gè)軟件版本就庫存幾種型號(hào)。Flash 可以在發(fā)貨之前再進(jìn)行編程，或是在PCB貼裝之后再通過ISP 進(jìn)行編程，從而允許在最后一分鐘進(jìn)行軟件更新。EEPROM 可用于保存標(biāo)定系數(shù)和電池特性參數(shù)，如保存充電記錄以提高實(shí)際使用的電池容量。10位A/D 轉(zhuǎn)換器可以提供足夠的測量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。而其他方案為了達(dá)到此目的，可能需要外部的ADC，不但占用PCB 空間，也提高了系統(tǒng)成本。AVR 是目前唯一的針對像 “C”這樣的高級(jí)語言而設(shè)計(jì)的8 位微處理器。C 代碼似的設(shè)計(jì)很容易進(jìn)行調(diào)整以適合當(dāng)前和未來的電池，而本次智能型充電器顯示程序的編寫則就是用C語言寫的。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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近年來，近距離無線傳輸技術(shù)是發(fā)展最快、最引入注目的技術(shù)，而ZigBee恰恰是填補(bǔ)了低速率無線通信技術(shù)的空缺，與其他標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用上相得益彰。它專注于近距離傳輸，成本低、同時(shí)入門檻也低，雖然其出現(xiàn)較晚，但目前已經(jīng)得到人們越來越多的關(guān)注，成為無線技術(shù)研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。 本文在詳細(xì)分析了傳統(tǒng)的抄表方式和無線抄表系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r以及相關(guān)的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)的方案。論文在研究ZigBee組網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于ZigBee開發(fā)平臺(tái)的無線嵌入式抄表系統(tǒng)，編寫了相應(yīng)的軟件，完成了相應(yīng)的調(diào)試和分析，并進(jìn)行了系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性和安全性等問題分析。為了減少系統(tǒng)由于節(jié)點(diǎn)路由而造成的功耗損耗過大的問題，本文在組網(wǎng)應(yīng)用過程中采用Tree+AODVjr的路由算法，從而保持系統(tǒng)能夠保持較小功耗的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)的多跳路由，同時(shí)以ARM S3C2410為核心實(shí)現(xiàn)了基站設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)電表數(shù)據(jù)的集中采集，并通過GPRS/GSM模塊實(shí)現(xiàn)基站和抄表中心的數(shù)據(jù)傳輸和實(shí)時(shí)控制，在此基礎(chǔ)上，對抄表系統(tǒng)軟件也進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)。 通過單點(diǎn)對單點(diǎn)、星形網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)，取得了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對于協(xié)議的特點(diǎn)、系統(tǒng)可靠性和功耗情況有了整體把握，為今后ZigBee技術(shù)的進(jìn)一步研究和應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本文提出的方案切實(shí)可行，并且采用ZigBee技術(shù)具有節(jié)約資源、操作方便、可靠性高而且易于管理等特點(diǎn)，基站和系統(tǒng)利用較為成熟的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通訊，既滿足了實(shí)時(shí)性要求，又降低了成本。
標(biāo)簽： ZIGBEE 嵌入式 自動(dòng)抄表系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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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
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函數(shù)發(fā)生器又名任意波形發(fā)生器，是一種常用的信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等現(xiàn)代電子技術(shù)領(lǐng)域。信號(hào)發(fā)生器的核心技術(shù)是頻率合成技術(shù)，主要方法有：直接模擬頻率合成、鎖相環(huán)頻率合成（PLL）、直接數(shù)字合成技術(shù)（DDS）。DDS是開環(huán)系統(tǒng)，無反饋環(huán)節(jié)，輸出響應(yīng)速度快，頻率穩(wěn)定度高。因此直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是目前頻率合成的主要技術(shù)之一，其輸出信號(hào)具有相對較大的帶寬、快速的相位捷變、極高的相位分辨率和相位連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。本文的主要工作是采用SOPC結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，進(jìn)行DDS智能函數(shù)發(fā)生器的研制。 本文介紹了虛擬儀器技術(shù)的基本理論，簡要闡述了儀器驅(qū)動(dòng)程序、VISA等相關(guān)技術(shù)。對SOPC技術(shù)進(jìn)行了深入的研究：SOPC技術(shù)是基于可編程邏輯器件的可重構(gòu)片上系統(tǒng)，它作為SOC和CPLD/FPGA相結(jié)合的一項(xiàng)綜合技術(shù)，結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，集成了硬核或軟核CPU、DSP、鎖相環(huán)、存儲(chǔ)器、I/O接口及可編程邏輯，可以靈活高效地解決SOC方案，而且設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)成本低，非常適合本設(shè)計(jì)的應(yīng)用。本文還對基于DDS原理的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析，介紹了DDS的基本理論以及數(shù)學(xué)綜合，在研究DDS原理的基礎(chǔ)上，利用SOPC技術(shù)，在一片F(xiàn)PGA芯片上實(shí)現(xiàn)了整個(gè)函數(shù)發(fā)生器的硬件集成。 本文就函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)制定了整體方案，對軟硬件設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了具體的介紹，包括整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路，SOPC片上系統(tǒng)和PC端軟件的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，LabVIEW波形編輯軟件和函數(shù)發(fā)生器二者采用異步串口進(jìn)行通信。利用LabVIEW的強(qiáng)大功能，把波形的編輯，系統(tǒng)的設(shè)置放到計(jì)算機(jī)上完 成，具有人機(jī)界面友好、系統(tǒng)升級(jí)方便、節(jié)約硬件成本等諸多優(yōu)勢。同時(shí)充分利用了FPGA內(nèi)部大量的邏輯資源，將DDS模塊和微處理器模塊集成到一個(gè)單片F(xiàn)PGA上，改變了傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路。通過對系統(tǒng)仿真和實(shí)際測試，結(jié)果表明該智能型函數(shù)發(fā)生器不僅能產(chǎn)生理想的輸出信號(hào)，還具有集成度高、穩(wěn)定性好和擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：智能型函數(shù)發(fā)生器，虛擬儀器，可編程片上系統(tǒng)，直接數(shù)字合成技術(shù)，NiosⅡ處理器。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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本文設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由上位機(jī)、PLC、變頻器、壓力變送器等組成。本系統(tǒng)包含三臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)，采用通用變頻器來實(shí)現(xiàn)對三相水泵電動(dòng)機(jī)組的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速，運(yùn)行切換采用“先開先停”的原則。壓力變送器檢測當(dāng)前水壓信號(hào)，送入PLC與設(shè)定值經(jīng)PID比較運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電動(dòng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速來改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定值附近。把模糊控制算法引入到控制系統(tǒng)中，從而改善了系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性。 模糊控制是一種不依賴于被控過程數(shù)學(xué)模型的仿人思維的控制技術(shù)。它可以利用領(lǐng)域?qū)＜业牟僮鹘?jīng)驗(yàn)或知識(shí)建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則，有較好的知識(shí)表達(dá)能力。但傳統(tǒng)的模糊控制同PID算法一樣，均為“事后調(diào)節(jié)”，因而對大遲延對象的控制效果不是很理想。預(yù)測控制的核心是不僅注意過去及現(xiàn)在的目標(biāo)值，而且注意將來的目標(biāo)值，使受控量和目標(biāo)值的偏差盡可能地小，從而提高系統(tǒng)的控制性能。預(yù)測控制和模糊控制是各自獨(dú)立發(fā)展起來的兩類控制方法，在二者充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出將預(yù)測的思想和模糊的思想結(jié)合起來，形成一種新的控制方法——模糊預(yù)測控制FPC。 本文將FPC技術(shù)應(yīng)用于供水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出自調(diào)整修正因子模糊PID控制器，克服了傳統(tǒng)PID控制設(shè)計(jì)中的參數(shù)調(diào)整困難的問題。模糊PID控制是在大誤差范圍內(nèi)采用模糊控制，以提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；在小誤差范圍內(nèi)采用PID控制，引入積分控制作用以消除靜態(tài)誤差，提高控制精度。本設(shè)計(jì)通過變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒水壓控制，并針對系統(tǒng)的時(shí)滯特點(diǎn)采用Smith預(yù)估控制器進(jìn)行補(bǔ)償。利用Matlab對其模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與傳統(tǒng)控制算法相比較，該算法具有魯棒性好，實(shí)現(xiàn)簡單，易于在線調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)響應(yīng)曲線沒有超調(diào)，系統(tǒng)的建立時(shí)間比較短，抗干擾能力強(qiáng)。 通過對上位機(jī)和PLC之間通信的分析和研究，完成了上、下位機(jī)的通信設(shè)置，給出了上位機(jī)監(jiān)控程序編寫方法，通過通信模塊實(shí)現(xiàn)了對供水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障報(bào)警。 所開發(fā)的系統(tǒng)將FPC與PLC相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮了PLC控制靈活、編程方便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，提高了控制的精確度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)精確控制，實(shí)用性強(qiáng)，具有一定的推廣價(jià)值。
標(biāo)簽： PLC FPC 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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變頻器在各行各業(yè)中的各種設(shè)備上迅速普及應(yīng)用，已成為當(dāng)今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟(jì)和生活中普遍需要的新技術(shù)。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點(diǎn)，如開關(guān)損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設(shè)計(jì)高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對象的研究內(nèi)容： 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)學(xué)模型，分析了共模電壓產(chǎn)生的原理、共模電流其影響和危害，給出了共模電壓和共模電流的關(guān)系。總結(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎(chǔ)上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響，以及死區(qū)補(bǔ)償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€(gè)調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設(shè)計(jì)包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護(hù)電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路以及反激式開關(guān)電源，對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數(shù)設(shè)計(jì)，是在PSPICE上仿真基礎(chǔ)上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關(guān)的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設(shè)計(jì)包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機(jī)啟動(dòng)函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護(hù)中斷程序。在實(shí)現(xiàn)一般SVPWM的基礎(chǔ)上，根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補(bǔ)償算法，將這兩個(gè)對SVPWM進(jìn)行改進(jìn)的調(diào)制算法在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。 在硬件電路完成設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，逐漸編制相應(yīng)的控制程序，并進(jìn)行調(diào)試，并完成整個(gè)程序的編制和調(diào)試。此外，還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關(guān)電源。整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動(dòng)問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機(jī)，并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法，效果良好，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的； 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)引用到串級(jí)調(diào)速中來提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過建立電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路，重點(diǎn)分析了有源PFC技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后，系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計(jì)算公式和變化趨勢，對電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級(jí)調(diào)速時(shí)有所提升。鑒于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電勢頻率非常低，分析了有源PFC的具體實(shí)現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個(gè)單相有源PFC電路實(shí)現(xiàn)了繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的三相有源低頻PFC，得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺(tái)，所得結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
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