永磁同步電動機(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)自動化領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛、前景廣闊。永磁同步伺服電動機(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)測試等。 首先，綜述和分析了永磁同步伺服電動機(jī)的研究現(xiàn)狀、存在問題和發(fā)展前景，研究了永磁同步伺服電動機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和方法。開發(fā)了永磁同步伺服電動機(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機(jī)的氣隙磁場，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氣隙磁場的影響，繪制了各因素對氣隙磁場基波和諧波總量影響的曲線，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了明顯改善的正弦氣隙磁場。并拓展研究總結(jié)了不同永磁體形狀和尺寸對永磁直流電動機(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機(jī)的有限元分析模型，深入研究了電機(jī)的反電勢波形、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，對永磁同步伺服電動機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試和分析，包括反電勢波形與磁場波形測試、性能曲線測試、直交軸同步電抗的測量。對測試結(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。
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，逆變電源在許多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，同時(shí)對逆變電源輸出電壓波形質(zhì)量提出了越來越高的要求。逆變電源輸出波形質(zhì)量主要包括三個(gè)方面：一是輸出穩(wěn)定精度高；二是動態(tài)性能好；三是帶負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)。因此開發(fā)既具有結(jié)構(gòu)簡單，又具有優(yōu)良動、靜態(tài)性能和負(fù)載適應(yīng)性的逆變電源，一直是研究者在逆變電源方面追求的目標(biāo)。本文對逆變電源三閉環(huán)控制方案、輸出相位控制、逆變電源數(shù)字化控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，以期得到具有高品質(zhì)和高可靠性的逆變電源。 本文研究了單相全橋逆變電源與三相橋式逆變電源主電路參數(shù)，包括逆變器、吸收電路、驅(qū)動電路、變壓器和濾波器，并對逆變電源變壓器的偏磁產(chǎn)生原因進(jìn)行了深入分析，最后給出了有效的抗偏磁措施。針對三相橋式逆變電源通常不能保證三相電壓輸出平衡，研究了一種可以帶不平衡負(fù)載的三相逆變電源。研究了逆變電源的控制原理，建立了逆變電源系統(tǒng)動態(tài)模型，在此基礎(chǔ)上對逆變電源的各種控制方案的性能進(jìn)行了對比研究，從而確定了一種新穎的高性能逆變電源多閉環(huán)控制方案。另外，針對逆變電源輸出相位存在固有滯后問題，采用了一種利用電壓瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)對逆變電源滯后的相角進(jìn)行補(bǔ)償控制的策略，分析表明上述控制策略雖然有效，但無法做到輸出相角穩(wěn)態(tài)無差，對此，提出一種移相控制方案設(shè)想，相當(dāng)于在原多環(huán)控制方案的基礎(chǔ)上加了一個(gè)相位控制環(huán)。這樣可以使逆變電源輸出相位誤差得到有效的補(bǔ)償，輸出相位精度更高。文章設(shè)計(jì)了逆變電源數(shù)字控制系統(tǒng)，采用TMS320LF2407A控制產(chǎn)生SPWM波，給出控制系統(tǒng)DSP程序運(yùn)行流程圖，并用DSP對其進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。多環(huán)反饋控制系統(tǒng)的采用，使系統(tǒng)具有優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)特性、動態(tài)特性和對非線性負(fù)載的適應(yīng)性，使逆變電源的性能得到有效提高。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個(gè)重要途徑。雙饋電機(jī)變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對轉(zhuǎn)子繞阻的控制來實(shí)現(xiàn)的，而轉(zhuǎn)子回路流動的功率是由發(fā)電機(jī)運(yùn)行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，因而可以將發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速設(shè)定在整個(gè)運(yùn)行范圍的中間。如果系統(tǒng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)差率范圍為±30％，則最大轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機(jī)額定功率的30％，因此交流勵(lì)磁變換器的容量可大大減小，從而降低成本。該變換器如果加上良好的控制策略，則系統(tǒng)運(yùn)行將具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行性能，非常適用于風(fēng)能這種隨機(jī)性強(qiáng)的能源形式。本文對變速恒頻雙饋機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)，如空載柔性并網(wǎng)、帶載柔性并網(wǎng)、解列控制、最大功率點(diǎn)跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運(yùn)行、低電壓故障穿越等問題進(jìn)行了深入研究，論文的主要工作如下： 根據(jù)交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行特點(diǎn)，將電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法應(yīng)用在雙饋發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)發(fā)電控制上。研究了一種基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電柔性并網(wǎng)控制策略，在變速條件下實(shí)現(xiàn)無電流沖擊并網(wǎng)和輸出有功、無功功率的解耦控制，建立了交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的控制模型，對柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標(biāo)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略，在不檢測風(fēng)速情況下，能夠自動尋找并跟隨最大功率點(diǎn)，且不依賴風(fēng)力機(jī)最佳功率特性曲線，提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力，具有良好的動、靜態(tài)性能。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對網(wǎng)側(cè)變換器分別進(jìn)行了幅相控制和直接電流控制策略的研究。結(jié)果表明：幅相控制策略簡單實(shí)用，可以得到正弦波電流，且波形諧波小，實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)運(yùn)行，但響應(yīng)速度相對較慢；而直接電流控制策略具有網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制，使網(wǎng)側(cè)電流動、靜態(tài)性能得到提高，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)的不敏感，增強(qiáng)了電流控制系統(tǒng)的魯棒性，但算法相對復(fù)雜。 在電網(wǎng)不平衡條件下，如果以傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡控制策略設(shè)計(jì)PWM整流器，會使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運(yùn)行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運(yùn)行性能，本文對電網(wǎng)電壓不平衡情況下三相PWM整流器運(yùn)行控制策略進(jìn)行了改進(jìn)，研究了消除負(fù)序電流和抑制輸入功率二次諧波的控制策略，實(shí)現(xiàn)了線電流正弦、負(fù)序輸入電流為零及總無功功率輸入為最小的目標(biāo)。 為了提高VSCF風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行能力，本文對電網(wǎng)故障時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制(LVRT)進(jìn)行了研究，在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的情況下，通過改變勵(lì)磁控制策略來實(shí)現(xiàn)LVRT；在電網(wǎng)故障時(shí)使電機(jī)和變換器安全穿越故障，保持不脫網(wǎng)運(yùn)行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
標(biāo)簽： 變速恒頻 雙饋 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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傳統(tǒng)開環(huán)運(yùn)行的三相混合式步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中存在著振蕩和失步等不足之處。本文針對這種情況，通過對理想化三相混合式步進(jìn)電動機(jī)數(shù)學(xué)模型的分析，把三相混合式步進(jìn)電動機(jī)視為一種低速同步電動機(jī)。同時(shí)，結(jié)合電流跟蹤型PWM控制方式及恒流斬波驅(qū)動的工作原理，設(shè)計(jì)了基于數(shù)字信號處理器TMS320F2812的全數(shù)字三相混合式步進(jìn)電動機(jī)正弦波細(xì)分驅(qū)動系統(tǒng)。 首先，本文從三相混合式步進(jìn)電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型出發(fā)，對步進(jìn)電動機(jī)的細(xì)分驅(qū)動方式進(jìn)行了研究，分析了步進(jìn)電動機(jī)連續(xù)均勻旋轉(zhuǎn)的工作機(jī)理。然后分析了步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行特性及細(xì)分控制的必要性，進(jìn)而分析了細(xì)分驅(qū)動對改善步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)行性能的作用，并針對細(xì)分運(yùn)行的一些不足之處，提出了均勻細(xì)分恒轉(zhuǎn)矩控制的方案。理論分析表明，在混合式步進(jìn)電動機(jī)的三相定子繞組中通以互差120°的正弦波電流時(shí)，可得到類似同步機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，使電動機(jī)均勻旋轉(zhuǎn)。 本系統(tǒng)硬件電路以TMS320F2812為核心，采用正弦波細(xì)分和電流跟蹤型脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)三相混合式步進(jìn)電動機(jī)的細(xì)分控制，使三相定子繞組電流嚴(yán)格跟蹤電流給定信號變化。應(yīng)用IR公司的IR2130集成驅(qū)動芯片進(jìn)行了步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，節(jié)省了板上空間，減小了裝置體積。同時(shí)從裝置可靠性出發(fā)，設(shè)計(jì)了一套安全可靠的硬件保護(hù)電路。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的三相混合式步進(jìn)電動機(jī)正弦波細(xì)分驅(qū)動器具有優(yōu)良的控制性能。細(xì)分運(yùn)行時(shí)減弱了混合式步進(jìn)電動機(jī)的低速振動和噪聲，使電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，并改善了其低頻運(yùn)行性能。
標(biāo)簽： DSP 三相混合式 步進(jìn)電動機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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勵(lì)磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的重要組成部分，它直接影響著發(fā)電機(jī)的運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性和電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。勵(lì)磁系統(tǒng)性能的優(yōu)化與控制策略的研究，對發(fā)電機(jī)乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有決定性的意義。 本文針對300MW同步發(fā)電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，全面論述了勵(lì)磁系統(tǒng)主電路拓?fù)浼拜o助電路的工作原理。為提高勵(lì)磁系統(tǒng)的控制精度與實(shí)時(shí)性，本文以16位DSP為控制核心，對勵(lì)磁調(diào)節(jié)單元軟硬件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究，以滿足發(fā)電機(jī)在不同運(yùn)行工況下對勵(lì)磁系統(tǒng)控制性能的要求。 其次，本文在詳細(xì)闡述PID+PSS控制和線性最優(yōu)勵(lì)磁控制理論的基礎(chǔ)上，客觀分析了兩種控制方式的優(yōu)點(diǎn)與不足，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)引出了綜合勵(lì)磁控制的研究方法并在微機(jī)上成功實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，綜合勵(lì)磁控制器的性能更優(yōu)越，其提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的控制精度，改善了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)針對單參量PSS存在反調(diào)的不足，進(jìn)行了算法改進(jìn)，給出了加速功率型PSS的數(shù)學(xué)推理與軟件實(shí)現(xiàn)；根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行結(jié)果可知，該算法的改進(jìn)不僅解決了傳統(tǒng)PSS的反調(diào)問題，而且優(yōu)化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后，本文利用發(fā)電機(jī)park微分方程，推導(dǎo)了發(fā)電機(jī)起勵(lì)與滅磁的數(shù)學(xué)方程。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下，建立了起勵(lì)與滅磁的仿真模型。給出了發(fā)電機(jī)自并起勵(lì)、他勵(lì)起勵(lì)和故障滅磁的仿真結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行客觀地分析，得出了有用的結(jié)論。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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超聲波電源廣泛應(yīng)用于超聲波加工、診斷、清洗等領(lǐng)域，其負(fù)載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負(fù)載，因此換能器與發(fā)生器之間需要進(jìn)行阻抗匹配才能工作在最佳狀態(tài)。串聯(lián)匹配能夠有效濾除開關(guān)型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應(yīng)用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會導(dǎo)致?lián)Q能器的諧振頻率發(fā)生漂移，使諧振系統(tǒng)失諧。傳統(tǒng)的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統(tǒng)整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時(shí)換能器內(nèi)部動態(tài)支路工作在非諧振狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)Q能器功率損耗和發(fā)熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點(diǎn)調(diào)節(jié)逆變器開關(guān)頻率的同時(shí)應(yīng)改變匹配電感才能使諧振系統(tǒng)工作在最高效能狀態(tài)。針對按固定諧振點(diǎn)匹配超聲波換能器電感參數(shù)存在的缺點(diǎn)，本文應(yīng)用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，證實(shí)了匹配電感隨諧振頻率變化的規(guī)律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關(guān)系動態(tài)選擇換能器匹配電感的方法。經(jīng)過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調(diào)節(jié)電抗值。并給出了實(shí)現(xiàn)這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)這一原理的超聲波逆變電源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實(shí)現(xiàn)電抗值隨電抗控制度線性無級可調(diào)，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復(fù)合控制策略，穩(wěn)態(tài)時(shí)，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態(tài)時(shí)，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結(jié)合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實(shí)現(xiàn)功率連續(xù)可調(diào)。該超聲波換能系統(tǒng)能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發(fā)生漂移系統(tǒng)仍能保持工作在最佳狀態(tài)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)如今，逆變器的脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)作為一種最常見的調(diào)制方式在交流傳動系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。采用PWM調(diào)制技術(shù)的最終目的在于追求逆變器輸出電壓、電流波形更接近正弦從而進(jìn)一步控制負(fù)載電機(jī)的磁通正弦化。為了達(dá)到這些目的，很多種基于PWM原理的調(diào)制方法被相繼提出并應(yīng)用。 在鐵道牽引調(diào)速系統(tǒng)中，逆變裝置具有調(diào)速范圍寬，輸出頻率變化快等特點(diǎn)，而逆變器本身器件的開關(guān)頻率又不是很高。這種情況下，分段同步調(diào)制模式的使用有效地改善了變頻器的輸出，達(dá)到了減少諧波的目的。本文圍繞分段同步調(diào)制在交流牽引傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，主要目的在于解決該調(diào)制模式應(yīng)用中存在的切換點(diǎn)選擇、切換震蕩沖擊等問題。文章詳細(xì)討論了分段調(diào)制模式下載波比和載波比切換點(diǎn)選取的原則，重點(diǎn)分析了分段同步調(diào)制模式下載波比切換點(diǎn)沖擊電壓的產(chǎn)生原因和危害，提出了改善電壓電流沖擊的方法，并在搭建的實(shí)驗(yàn)平臺上驗(yàn)證了理論分析的正確性。此外，本文還對列車高速時(shí)載波比極低的極限情況下分段同步調(diào)制對變頻器輸出交流電壓和直流回流電流諧波的改善情況進(jìn)行了理論推導(dǎo)和仿真分析。 論文搭建了用于調(diào)制實(shí)驗(yàn)的3.7kW小功率電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺，在開環(huán)的VVVF調(diào)速系統(tǒng)中進(jìn)行了分段同步調(diào)制載波比切換實(shí)驗(yàn)；在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了分段同步調(diào)制模式下的電機(jī)牽引模型，進(jìn)行了分段同步調(diào)制載波比切換仿真；實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明，文章所提出的方法很好地完成了分段同步算法且有效抑制了可能發(fā)生的沖擊，所得結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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實(shí)用1KHZ標(biāo)準(zhǔn)正弦信號發(fā)生電路-本電路簡潔，信號失真度小。輸出電壓可調(diào)。已在功放測試儀上大批使用。
標(biāo)簽： 1KHZ 標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)生電路
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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正弦波逆變器理論基礎(chǔ)知識，劉鳳君老師作品，對初學(xué)者和正在進(jìn)行逆變器設(shè)計(jì)及改進(jìn)會有幫助
標(biāo)簽： 正弦波逆變器
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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單片機(jī)產(chǎn)生正弦波，簡紹了單片機(jī)產(chǎn)生高精度正弦波的方法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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