專輯類-EDA仿真相關(guān)專輯-56冊-2.30G 數(shù)模混合仿真及其應(yīng)用-424頁-10.7M.pdf
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用DSP產(chǎn)生六路PWM波來控制永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)動和換向
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開關(guān)磁阻電機（SR電機）驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是一種先進的機電一體化裝置，但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計算是研究SR電機振動噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導(dǎo)出徑向力的解析表達式，定性分析了徑向力與電機結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理，推導(dǎo)出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進行一次磁場計算，不但減小了計算量，同時計算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計算方法，求出了實驗樣機的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對在SRD性能仿真時，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時，而且對有限元計算數(shù)據(jù)量要求高的問題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強大的非線性模型辨識能力，成功進行了SR電機磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計算的模型訓(xùn)練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SR電機精確解析數(shù)學(xué)模型。因為SR電機本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機主要尺寸的確定；接著從對稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對一些常用的降低電機機械噪聲的措施和方法進行了綜述。系統(tǒng)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運動方程出發(fā)，導(dǎo)出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解；然后利用機電類比法得出了SR電機定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動振幅的解析解，定性分析了影響振動振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機三維有限元模型，分析得出了加強繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實驗樣機的模態(tài)分析結(jié)果和運行實驗結(jié)果，證實了模態(tài)分析的有效性。仿真是計算SRD系統(tǒng)性能和預(yù)估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對SRD系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個優(yōu)化目標(biāo)，對SR電機的開關(guān)角進行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對徑向力波形進行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機設(shè)計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機減振降噪是必不可少的。本文理論推導(dǎo)出三步換相法的時間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結(jié)論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機運行中可能出現(xiàn)多個模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時間參數(shù)進行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動態(tài)仿真證明這些方案是切實有效的，達到了預(yù)期效果。最后在直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩斬波都使用三步換相法，和在相關(guān)斷時刻根據(jù)實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機振動噪聲，并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設(shè)計方法，最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。設(shè)計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對稱半橋功率電路拓撲結(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實驗，對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值，驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機進行了空載與負載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對比運行實驗，對比各種實驗結(jié)果，充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔(dān)了國家十·五863計劃電動汽車重大專項：“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項目的資助下完成，并且本文關(guān)于電機本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機械降噪措施等的結(jié)論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。
標(biāo)簽： 開關(guān)磁阻電機 減 降噪
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用12C508實現(xiàn)LED三路七彩調(diào)光的程序。······
上傳時間： 2013-06-16
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永磁無刷直流電動機利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機械換相，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于永磁無刷直流電動機本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動，從而使電機運行性能存在缺陷，限制了它在精密傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對如何減小和抑制自控式永磁電動機轉(zhuǎn)矩脈動這一問題，提出了一種混合控制策略：利用原有的六個離散位置信號，在三三導(dǎo)通控制策略的基礎(chǔ)上，融入矢量控制策略，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，來實現(xiàn)近似正弦波電流驅(qū)動，可以在不增加系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，較好地抑制電磁轉(zhuǎn)矩脈動，并通過實驗驗證其正確性，其主要內(nèi)容如下： 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動機的運行原理，給出了電機的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機及控制系統(tǒng)的仿真模型，并給出了仿真和實驗波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機控制器的設(shè)計，并對系統(tǒng)主電路、驅(qū)動模塊、電流檢測、過壓保護等電路作了詳細的介紹，對設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題進行分析，搭建了整個系統(tǒng)的硬件平臺。 第四章介紹了常規(guī)的矢量控制技術(shù)，提出了一種混合控制策略的新方法：利用霍爾位置傳感器的六個位置信號，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，從而達到控制器簡單、轉(zhuǎn)矩脈動降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運行性能。 第五章在前幾章分析的基礎(chǔ)上，完整給出了混合控制策略的軟件編程方法，并按照模塊化的思想，把軟件分成多個獨立模塊，并重點介紹了系統(tǒng)啟動、轉(zhuǎn)速計算、轉(zhuǎn)子位置計算、sinθ和cosθ的計算、PWM輸出等幾個部分，并給出實驗波形驗證其可行性。
上傳時間： 2013-05-30
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本文針對我國當(dāng)今大型倉庫、大型糧庫的監(jiān)測與控制現(xiàn)狀，進行研究開發(fā)，采用較為實用和先進的單片微型機控制系統(tǒng)，運用溫度傳感器和濕度傳感器對溫度、濕度的敏感性設(shè)計了一種基于多級通訊總線的糧庫溫、濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括通訊控制總站以及下位機的設(shè)計。操作人員可以通過向通訊控制總站發(fā)送命令，提取下位機溫、濕度數(shù)據(jù)，下位機實現(xiàn)溫、濕度檢測；同時可以查看歷史檢測數(shù)據(jù)，進行糧情分析和糧庫管理等一系列操作。 溫濕度的測量和控制系統(tǒng)通常被認為是一項較為簡單的控制技術(shù)，但是由于濕敏元件的穩(wěn)定性差，壽命短等問題，實際應(yīng)用系統(tǒng)中能正常運行的不多，除非建立有嚴(yán)格的管理制度，而且管理人員的綜合素質(zhì)要達到一定的要求。所以，本文重點分析了濕敏傳感測量的機制，選型和技術(shù)措施。在研究了多種濕度傳感器性能的基礎(chǔ)上選用了合適的濕度傳感器，這是本設(shè)計的一個重點。本設(shè)計還有一個重點，用CPLD設(shè)計了一個模擬開關(guān)和顯示部分。 本設(shè)計研制的上位機采用PC機，通過RS-232接口與轉(zhuǎn)換器相連，轉(zhuǎn)換器通過RS-485總線連接下位機，實現(xiàn)監(jiān)控室與現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通信。每臺下位機位于各糧倉內(nèi)，需要監(jiān)測256路的溫、濕度信號，為了能實現(xiàn)共256路溫濕度的數(shù)據(jù)采集工作，本設(shè)計中用CPLD設(shè)計了一個模擬開關(guān)，每次只采集一路數(shù)據(jù)送入到單片機中去；另外，本設(shè)計的顯示部分也獨特的選用了CPLD來實現(xiàn)。正常情況下上位機每4小時向下位機發(fā)布一次檢測信號(同時在任何時刻也可監(jiān)控某個糧倉的溫濕度情況)，下位機利用PICl6F877單片機來實現(xiàn)糧倉中128路溫度和128路濕度的測控。 該糧倉溫、濕度測控系統(tǒng)實用性強，成本低，數(shù)據(jù)傳輸效率高，可靠性好。它不儀可以應(yīng)用于糧庫的監(jiān)控管理，而且也可推廣到其他監(jiān)控領(lǐng)域，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-05-23
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隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求的日益提 高，近年來數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了長足的發(fā)展，主要表現(xiàn)為精度越來越高， 傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇臁５歉鞣N基于ISA、PCI 等總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存 在著安裝麻煩、受計算機插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制、可擴展性 差等缺陷，嚴(yán)重的制約了它們的應(yīng)用范圍。USB 總線的出現(xiàn)很好的解決了 上述問題，它是1995 年INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM 等公司為解決傳 統(tǒng)總線的不足而推出的一種新型串行通信標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)高速傳輸?shù)男?要，2004 年4月，這些公司在原來1.1 協(xié)議的基礎(chǔ)上制定了USB2.0 傳輸 協(xié)議，使傳輸速度達到了480Mb/s。該總線具有安裝方便、高帶寬、易擴 展等優(yōu)點，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。 以高速數(shù)字信號處理器（DSPs）為基礎(chǔ)的實時數(shù)字信號處理技術(shù)近 年來發(fā)展迅速，并獲得了廣泛的應(yīng)用。TMS320C6713 是德州儀器公司 （ Texas Instrument ） 推出的浮點DSPs ， 其峰值處理能力達到了 1350MFLOPS，是目前國際上性能最高的DSPs 之一。同時該DSPs 接口豐 富，擴展能力強，非常適合于做主控芯片。 基于TMS320C6713 和USB2.0，本文設(shè)計了一套多路實時信號采集系 統(tǒng)。該設(shè)計充分利用了高速數(shù)字信號處理器TMS320C6713 和USB 芯片 CY7C68001 的各種優(yōu)點，實現(xiàn)了傳輸速度快，采樣精度高，易于擴展，接口簡單的特點。在本文中詳細討論了各種協(xié)議和功能模塊的設(shè)計。本文 的設(shè)計主要分為硬件部分和軟件部分，其中硬件部分包括模擬信號輸入 模塊，AD 數(shù)據(jù)采集模塊，USB 模塊，所有的硬件模塊都在TMS320C6713 的協(xié)調(diào)控制下工作，軟件部分包括DSP 程序和PC 端程序設(shè)計。總的設(shè)計 思想是以TMS320C6713為核心，通過AD 轉(zhuǎn)換，將采集的數(shù)據(jù)傳送給 TMS320C6713 進行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過USB 接口傳送到上位 機。
上傳時間： 2013-04-24
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混合動力電動汽車(HEV)作為降低城市汽車尾氣污染、減少油耗和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的行業(yè)新技術(shù)，前景十分廣闊，日益受到人們的關(guān)注，其開發(fā)也成為新的熱點。驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)是HEV的核心部分，其性能的優(yōu)劣很大程度上決定了車輛的動態(tài)性能，因此對其進行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。 本文主要研究混合動力車用交流驅(qū)動電機控制系統(tǒng)，以高性能的數(shù)字信號處理器(DSP)為核心，采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制(FOC)算法，設(shè)計了一種基于DSP的交流驅(qū)動電機控制器。主要研究內(nèi)容如下： 首先，在分析國內(nèi)外研究狀況和比較幾種常用驅(qū)動電機的基礎(chǔ)上，結(jié)合HEV對驅(qū)動電機的特性要求，選擇交流異步電機作為HEV的驅(qū)動電機和基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制技術(shù)作為系統(tǒng)開發(fā)方案。 其次，以交流異步電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)建立了轉(zhuǎn)子磁鏈位置的電流計算模型，實現(xiàn)交流電機轉(zhuǎn)矩和勵磁電流分量的有效解耦。結(jié)合矢量控制理論及電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)給出了混合動力車用驅(qū)動電機矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 最后，以一臺5kw異步電機作為控制對象，搭建了系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)控制電路以TMS32OLF2407A DSP為核心，由電流、電壓及速度等檢測模塊和CAN總線通信模塊組成。系統(tǒng)以CCS2集成開發(fā)環(huán)境為平臺，采用匯編語言編程，設(shè)計了基于DSP的矢量控制具體的軟件實現(xiàn)方法，實現(xiàn)了全數(shù)字化的HEV驅(qū)動電機矢量控制系統(tǒng)。論文給出了驅(qū)動電機運行的調(diào)試結(jié)果并進行了分析。 實驗表明該控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快，電壓利用率高，動態(tài)性能好，能夠滿足HEV對驅(qū)動電機動態(tài)和靜態(tài)性能的要求，對開發(fā)出低成本、高性能的電機驅(qū)動控制系統(tǒng)具有實用價值。
上傳時間： 2013-07-06
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燃料電池電動汽車DC/DC變換器的諸如工作電壓、電流、效率、體積、重量、溫度這些參數(shù)指標(biāo)中溫度參數(shù)是一個尤為重要的參數(shù)。如何對DC/DC變換器內(nèi)部多點溫度參數(shù)進行實時監(jiān)測從而為DC/DC變換器提供可靠的溫度參數(shù)就成為本課題的直接來源和選題依據(jù)。 USB總線具有即插即用、使用方便、易于擴展以及抗干擾能力強等其它總線無法比擬的優(yōu)點。如今USB已經(jīng)成為PC上的標(biāo)準(zhǔn)接口，并迅速占領(lǐng)了計算機中、低速外設(shè)的市場。而且隨著計算機功能的不斷強大，虛擬儀器技術(shù)也在不斷發(fā)展。它代表了測量與控制技術(shù)的未來發(fā)展方向。本課題的研究目的就是希望將USB總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到測量系統(tǒng)中，充分利用實驗室現(xiàn)有的資源，設(shè)計一個基于USB總線和LabVIEW的多路溫度測試儀。 在了解DC/DC變換器內(nèi)部主電路的拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，考慮測試系統(tǒng)抗干擾技術(shù)，選用擴展了USB功能的微控制器芯片STM32F103和高精度溫度傳感器PT1000完成了基于恒流源的多通道溫度檢測電路原理圖與印刷電路板設(shè)計。在學(xué)習(xí)USB協(xié)議和電子芯片數(shù)據(jù)手冊的基礎(chǔ)上編寫了測試儀的下位機固件程序。通過LabVIEW中的NI—VISA開發(fā)驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)上位機與USB設(shè)備的通信功能。在LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺中編寫用戶界面并建立合理的報表生成系統(tǒng)，有效存儲數(shù)據(jù)提供用戶查詢。 直接在LabVIEW環(huán)境下通過NI—VISA開發(fā)能驅(qū)動用戶USB系統(tǒng)應(yīng)用程序，完全避開了以前開發(fā)USB驅(qū)動程序的復(fù)雜性，大大縮短了開發(fā)周期，節(jié)省了開發(fā)成本。設(shè)計完畢后對系統(tǒng)進行了軟硬件聯(lián)調(diào)，通道標(biāo)定和現(xiàn)場試驗，并進行了精度分析。實驗結(jié)果表明課題在這一研究過程中取得了預(yù)期的良好結(jié)果。
上傳時間： 2013-06-07
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汽車從批量生產(chǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史，其中，車輛電子化、電動化取得了驚人的進展，伴隨而來的是汽車用電量的迅速增加。專家預(yù)計到2010年電氣方面功率會達到10kW，電流將會增加3倍以上，如不增加電流，最有效的方法是盡量提高汽車電源供電電壓。電壓最好能在人體安全電壓范圍(DC60V)以下，42V是一種解決辦法。采用42V電源，可以直接減小導(dǎo)線尺寸和實現(xiàn)輕量化，從而降低成本。 在新的42V電源系統(tǒng)中，采用42V/14V雙電壓方案，對目前的電氣系統(tǒng)沖擊較小，過渡平緩。本文在綜合國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對42V/14V雙電壓電氣系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展以及現(xiàn)狀進行了較系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容如下： 首先，本文分析了汽車電源升壓的原因，介紹了國內(nèi)外的現(xiàn)狀。研究探討新型42V電源系統(tǒng)對汽車蓄電池的影響，介紹了混合動力車用蓄電池的特點，比較目前混合動力車用幾種蓄電池的方案。因為42V/14V雙電壓共存，存在多種直流電壓變換器，本文分析了DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)和原理，設(shè)計了高頻斬波型和二重軟開關(guān)兩種DC/DC變換器模塊方案。 其次，介紹了混合動力汽車42V一體化啟動發(fā)電機系統(tǒng)裝置的特點，敘述其工作原理和系統(tǒng)組成。提出了一種基于永磁同步電機ISG系統(tǒng)的設(shè)計方案。在對永磁同步電機理論研究的基礎(chǔ)上，本文完成了對永磁同步電機起動的實驗和調(diào)試。通過對實驗樣機做起動實驗，驗證了本文設(shè)計的ISG系統(tǒng)及電機的硬件驅(qū)動的可行性。 最后，汽車電源系統(tǒng)升壓會產(chǎn)生更高的瞬態(tài)高壓和更強的電磁干擾，本文簡要分析了其產(chǎn)生的原因，闡述了基本的抑制方法。 目前汽車電源系統(tǒng)由14V電源向42V電源發(fā)展已經(jīng)是必然的趨勢。作為過渡階段，對42V/14V雙電壓系統(tǒng)的研究將會是汽車界最近時期的一個重要內(nèi)容。42V汽車電源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的實施，將對汽車電器和電子設(shè)備帶來巨大的沖擊，同時也會給整個汽車界帶來新一輪的電氣技術(shù)革命。
上傳時間： 2013-07-23
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