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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在伺服系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)高精度的控制，往往需要實(shí)時(shí)地檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。光電編碼器雖然能夠達(dá)到很高的精度，但是它的抗干擾性差，不宜應(yīng)用在條件惡劣的場(chǎng)合中；相比較而言，旋轉(zhuǎn)變壓器（簡(jiǎn)稱旋變）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，抗干擾性強(qiáng)，能夠應(yīng)用在各種條件惡劣的場(chǎng)合中，所以獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 本文采用的旋變樣機(jī)是一種新型的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。分析了它的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、定子繞組的連接方式以及轉(zhuǎn)子形狀的優(yōu)化；并在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了它的正余弦輸出反電勢(shì)的表達(dá)式；最后在電磁場(chǎng)分析軟件Ansoft中，以樣機(jī)為原型建立了仿真模型，分析了它內(nèi)部的電磁場(chǎng)分布以及正余弦輸出反電勢(shì)的波形。 其次，本文設(shè)計(jì)了一種以DSP為核心的R2D電路系統(tǒng)。它以振蕩電路產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)作為旋變的激勵(lì)信號(hào)，加上相關(guān)的外圍電路，構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)變壓器一數(shù)字轉(zhuǎn)換器，解算出了旋變的軸角θ；并在此基礎(chǔ)上，分析了產(chǎn)生角度解算誤差的各種因素，同時(shí)計(jì)算出了旋變的轉(zhuǎn)速n。 最后，在上述解算方案的基礎(chǔ)上，本文又給出了第二種解算方案，即：DSP產(chǎn)生的方波經(jīng)過(guò)濾波之后作為旋變的激勵(lì)信號(hào)，解算出了旋變的軸角θ；然后比較了這兩種解算方案的優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)分析了激勵(lì)信號(hào)中的諧波分量對(duì)正余弦輸出反電勢(shì)以及角度解算的影響。
標(biāo)簽： R2D 旋轉(zhuǎn)變壓器 電路
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開(kāi)始，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動(dòng)機(jī)，交流傳動(dòng)變得越來(lái)越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重大的作用。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動(dòng)場(chǎng)合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，而對(duì)于這些應(yīng)用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制問(wèn)題。本文針對(duì)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過(guò)參數(shù)辨識(shí)來(lái)提高永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制性能，借助自行開(kāi)發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)定向控制，參數(shù)辨識(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開(kāi)深入的研究。 本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)通過(guò)參數(shù)辨識(shí)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對(duì)不同情況，通過(guò)改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識(shí)方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動(dòng)基于磁場(chǎng)定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對(duì)控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對(duì)永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)辨識(shí)的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識(shí)。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，該方法不需要觀測(cè)的磁鏈信號(hào)，消除了磁鏈觀測(cè)和參數(shù)辨識(shí)的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對(duì)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)以后，仍然是非線性方程，為了對(duì)電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開(kāi)發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場(chǎng)定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)作為交流伺服系統(tǒng)的主流，在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛、前景廣闊。永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)作為伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個(gè)伺服系統(tǒng)的性能。因此，精心設(shè)計(jì)性能優(yōu)異的永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本課題系統(tǒng)研究了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的本體設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)方法、性能計(jì)算、有限元分析、參數(shù)計(jì)算、控制仿真、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等。 首先，綜述和分析了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀、存在問(wèn)題和發(fā)展前景，研究了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和方法。開(kāi)發(fā)了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算程序，結(jié)合有限元計(jì)算數(shù)值的校正，完成對(duì)樣機(jī)的性能計(jì)算，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。 接著，深入分析永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)，得到充磁方式、極弧系數(shù)、不均勻氣隙、永磁體厚度等因素對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響，繪制了各因素對(duì)氣隙磁場(chǎng)基波和諧波總量影響的曲線，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了明顯改善的正弦氣隙磁場(chǎng)。并拓展研究總結(jié)了不同永磁體形狀和尺寸對(duì)永磁直流電動(dòng)機(jī)在換向和性能上的影響，取得有實(shí)用價(jià)值的研究成果。 然后，基于Ansoft、MagNet電磁分析軟件建立了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的有限元分析模型，深入研究了電機(jī)的反電勢(shì)波形、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能和齒槽轉(zhuǎn)矩，計(jì)算了直、交軸同步電抗等重要參數(shù)。建立了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)Id=0控制的Matlab/simulink仿真模型，并進(jìn)行了仿真研究。 最后，對(duì)永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析，包括反電勢(shì)波形與磁場(chǎng)波形測(cè)試、性能曲線測(cè)試、直交軸同步電抗的測(cè)量。對(duì)測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了比較分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的正確性。
標(biāo)簽： 永磁同步 伺服 電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機(jī)械、微動(dòng)力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個(gè)領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大的難度。由于靜電驅(qū)動(dòng)的原理簡(jiǎn)單使其成為MEMS器件中機(jī)械動(dòng)作的主要來(lái)源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機(jī)械加速度計(jì)、微機(jī)械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場(chǎng)仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)MEMS的開(kāi)發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計(jì)具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問(wèn)題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細(xì)分析了靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器的各參數(shù)對(duì)所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動(dòng)位移的關(guān)系；并對(duì)靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場(chǎng)進(jìn)行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對(duì)微諧振器動(dòng)態(tài)特性的各個(gè)模態(tài)進(jìn)行仿真分析，并計(jì)算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)叉指式微機(jī)械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細(xì)地分析了與叉指狀微機(jī)械陀螺儀性能指標(biāo)－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學(xué)科優(yōu)化模型并對(duì)其進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)。將遺傳算法和差分進(jìn)化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化相結(jié)合，證實(shí)了遺傳算法和差分進(jìn)化算法在MEMS系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)梳齒式微加速度計(jì)特性的影響，在對(duì)梳齒式微加速度計(jì)各個(gè)學(xué)科的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)分別建立相對(duì)獨(dú)立的優(yōu)化模型，采用差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。證實(shí)了差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和采用多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償，可以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高功率因數(shù)，提高設(shè)備利用率，減小網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗，提高輸電能力，平衡三相功率，為系統(tǒng)提供電壓支撐，提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性。鋼鐵企業(yè)一直就是用電大戶，具有容量大、負(fù)荷沖擊大、起制動(dòng)頻繁、快速性、工作連續(xù)性和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，存在功率因數(shù)低、電壓波動(dòng)等問(wèn)題。研究鋼鐵企業(yè)的無(wú)功補(bǔ)償，對(duì)企業(yè)提高供電可靠性，節(jié)能減排，降低損耗，提高用電設(shè)備效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有著非常重要的意義。 本文選用目前工程上應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器，即SVC對(duì)鋼鐵企業(yè)負(fù)荷進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。考察了軋鋼企業(yè)的負(fù)荷特點(diǎn)，對(duì)比了各種補(bǔ)償裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出了FC—TCR型SVC做為鋼鐵企業(yè)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。 本文根據(jù)特定的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，提出了FC—TCR型SVC裝置的設(shè)計(jì)框架，建立了潮流計(jì)算和SVC裝置的數(shù)學(xué)模型，給出了含有SVC補(bǔ)償裝置的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的計(jì)算方法，計(jì)算了SVC裝置的FC和TCR各支路參數(shù)，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行選型，最后提出了一套完整的SVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。仿真結(jié)果表明，采用本方案的SVC系統(tǒng)有效提高了供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，抑制了電壓波動(dòng)，表明方案設(shè)計(jì)中的支路配置，參數(shù)設(shè)置和設(shè)備選型是合理的。 從基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的補(bǔ)償裝置觸發(fā)角度的算法出發(fā)，研究了SVC裝置動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)方法。本文還提出了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償SVC監(jiān)控系統(tǒng)和晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)。 為了驗(yàn)證SVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，搭建了SVC的模擬試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)一次系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，光電觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試，調(diào)試結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。
標(biāo)簽： SVC 無(wú)功補(bǔ)償 參數(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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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
上傳用戶：scorpion
我國(guó)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量不足和配備不合理，特別是可調(diào)節(jié)的無(wú)功容量不足，快速響應(yīng)的無(wú)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(wú)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(wú)功補(bǔ)償裝置響應(yīng)速度快，可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)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(wú)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(wú)功補(bǔ)償容量及市場(chǎng)巨大，研制適合中小用戶的FC+TCR型靜止無(wú)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(wú)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(wú)功功率的變化情況，計(jì)算了靜止無(wú)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(guò)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(wú)功補(bǔ)償控制器。 基于瞬時(shí)無(wú)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(guò)電壓電流瞬時(shí)值采樣計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)乃矔r(shí)無(wú)功功率和電納，根據(jù)補(bǔ)償電納通過(guò)查表方法求得晶閘管的控制角，并將其應(yīng)用到靜止無(wú)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。
標(biāo)簽： 10 kV 無(wú)功補(bǔ)償
上傳時(shí)間： 2013-08-02
上傳用戶：wzr0701
異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的頻率范圍、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、調(diào)速精度、低頻轉(zhuǎn)矩、工作效率等方面具有很大優(yōu)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，以此為基礎(chǔ)的交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，基于SVPWM的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代交流傳動(dòng)控制的一個(gè)重要研究方向，逐漸成為研究的熱點(diǎn)。 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，雖然常規(guī)的PID控制算法簡(jiǎn)單、可靠性高，但對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)這樣的非線性系統(tǒng)控制效果一般。模糊控制作為智能控制的一個(gè)重要的分支，由于不需要建立對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，且具有良好的魯棒性和非線性的控制特性，非常適用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。本文以提高異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速精度和改善電動(dòng)機(jī)的使用效率為目標(biāo)，基于SVPWM的控制原理，分別采用傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器，應(yīng)用在異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中。 本文首先介紹了異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法和逆變器的PWM控制方法。并闡述了矢量控制、坐標(biāo)變換、空間電壓矢量調(diào)制的基本原理，給出了異步電動(dòng)機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，為設(shè)計(jì)異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)給出了傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器模型。為驗(yàn)證控制效果，文中基于MATLAB/Simulink平臺(tái)，建立了控制器的計(jì)算機(jī)仿真模型，給出了仿真結(jié)果，并對(duì)結(jié)果做了詳細(xì)的分析。比較了傳統(tǒng)PID控制和模糊PID控制的效果，由仿真結(jié)果可以看出采用模糊PID控制算法具有較大的優(yōu)越性。 最后，以TI公司的DSP控制芯片TMS320F2812為控制核心，設(shè)計(jì)了異步電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)主要包括主電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電壓、電流檢測(cè)電路等電路。另外設(shè)計(jì)了控制軟件，并給出了軟件的流程圖。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的波形，驗(yàn)證了控制方法的正確性和有效性。
標(biāo)簽： 異步電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-17
上傳用戶：dpuloku
隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能受到了廣泛應(yīng)用。采用SVPWM逆變器的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速參考值變化或者負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的動(dòng)態(tài)情況下，參考電壓矢量可能會(huì)超出基本空間矢量構(gòu)成的正六邊形，此時(shí)便出現(xiàn)動(dòng)態(tài)過(guò)調(diào)制，需要用過(guò)調(diào)制策略將超出的電壓矢量重新限定在正六邊形邊界內(nèi)。不同的過(guò)調(diào)制策略會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)不同的動(dòng)態(tài)性能，本文在對(duì)過(guò)調(diào)制策略進(jìn)行完善的基礎(chǔ)上，針對(duì)三種過(guò)調(diào)制策略對(duì)交流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響進(jìn)行了研究，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了理論分析與探討。 @@ 本文首先以三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)方程為基礎(chǔ)，按照轉(zhuǎn)子磁鏈定向，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器，完成了勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦，并構(gòu)建了基于SVPWM的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型。在矢量控制中，電流控制對(duì)系統(tǒng)性能具有重要影響。為了改善系統(tǒng)性能，所設(shè)計(jì)的矢量控制系統(tǒng)采用了同步電流控制，并對(duì)反電勢(shì)進(jìn)行了前饋補(bǔ)償。 @@ 在分析了現(xiàn)有的三種過(guò)調(diào)制策略之后，對(duì)過(guò)調(diào)制策略進(jìn)行了完善，并構(gòu)建了異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的過(guò)調(diào)制仿真模型。過(guò)調(diào)制中，當(dāng)原參考電壓矢量位于正六邊形中任意兩個(gè)扇區(qū)交界附近時(shí)，過(guò)調(diào)制策略2和3所得到的新電壓矢量仍會(huì)超出正六邊形邊界，過(guò)調(diào)制算法不再適用于此區(qū)域。針對(duì)以上不足，本文對(duì)過(guò)調(diào)制策略2和3進(jìn)行了完善，使過(guò)調(diào)制算法適用于所有區(qū)域。采用完善后的過(guò)調(diào)制策略對(duì)轉(zhuǎn)速參考值變化和負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)在加速與加載的條件下，過(guò)調(diào)制策略2的動(dòng)態(tài)性能好于過(guò)調(diào)制策略1，而過(guò)調(diào)制策略3的動(dòng)態(tài)性能最佳，具有最小的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，暫態(tài)性能優(yōu)良；在減載的條件下，過(guò)調(diào)制策略1和2能夠很快的進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但是過(guò)調(diào)制策略3卻出現(xiàn)問(wèn)題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，說(shuō)明此策略具有一定的局限性。 @@ 本文深入探討了三種過(guò)調(diào)制策略導(dǎo)致不同動(dòng)態(tài)性能的內(nèi)在機(jī)理，通過(guò)對(duì)三種過(guò)調(diào)制策略中電壓矢量的幅值和相位進(jìn)行分析，理論上解釋了出現(xiàn)不同動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的原因。出現(xiàn)過(guò)調(diào)制時(shí)，過(guò)調(diào)制策略2中新電壓矢量的幅值總是大于過(guò)調(diào)制策略1中新電壓矢量的幅值，所以動(dòng)態(tài)性能更好。在加速和加 載條件下，過(guò)調(diào)制策略3中新電壓矢量的相位總是超前于過(guò)調(diào)制策略1和2中新電壓矢量的相位，因此可以獲得更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，暫態(tài)性能更佳。但是在減載條件下，過(guò)調(diào)制策略3中新電壓矢量與原電壓矢量間的相位關(guān)系處于無(wú)規(guī)律的超前滯后狀態(tài)，導(dǎo)致過(guò)調(diào)制策略3出現(xiàn)問(wèn)題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，說(shuō)明此過(guò)調(diào)制策略有其不足之處，有待于改進(jìn)。@@關(guān)鍵詞：SVPWM；矢量控制；過(guò)調(diào)制；動(dòng)態(tài)性能
標(biāo)簽： SVPWM 逆變器 過(guò)調(diào)制
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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