開關(guān)磁阻電機(jī)（SR電機(jī)）驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是一種先進(jìn)的機(jī)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(jī)振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實(shí)驗(yàn)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(jī)噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計算是研究SR電機(jī)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(dá)式，定性分析了徑向力與電機(jī)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(jìn)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(shí)驗(yàn)樣機(jī)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(qiáng)大的非線性模型辨識能力，成功進(jìn)行了SR電機(jī)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(jī)精確解析數(shù)學(xué)模型。因?yàn)镾R電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)機(jī)械噪聲的措施和方法進(jìn)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(yùn)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(jī)電類比法得出了SR電機(jī)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(jī)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(jī)三維有限元模型，分析得出了加強(qiáng)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(shí)驗(yàn)樣機(jī)的模態(tài)分析結(jié)果和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)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(jī)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(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負(fù)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(jī)的開關(guān)角進(jìn)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(jìn)行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機(jī)設(shè)計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機(jī)定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機(jī)噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機(jī)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(xiàn)的結(jié)論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機(jī)運(yùn)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(jìn)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(shí)有效的，達(dá)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(shí)際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機(jī)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(jī)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?fù)浣Y(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(shí)現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機(jī)振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實(shí)驗(yàn)，對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值，驗(yàn)證了磁場有限元計算的有效性。然后對實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了空載與負(fù)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(yùn)行實(shí)驗(yàn)，對比各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分證實(shí)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(jī)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(jī)本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機(jī)械降噪措施等的結(jié)論已在該項目的60kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上得到證實(shí)。
標(biāo)簽： 開關(guān)磁阻電機(jī) 減 降噪
上傳時間： 2013-07-05
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開發(fā)和研制無鐵心永磁電機(jī)是當(dāng)前電機(jī)領(lǐng)域的一項重要課題，無鐵心永磁電機(jī)可以解決傳統(tǒng)有鐵心電機(jī)存在的重量重、損耗高、振動噪聲大等問題。開發(fā)無鐵心永磁電機(jī)需要準(zhǔn)確計算電機(jī)的參數(shù)和性能，而實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的重要前提是獲得正確的磁場分布。無鐵心永磁電機(jī)氣隙外沒有鐵磁材料，其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了無鐵心永磁電機(jī)的氣隙磁場屬于三維開域磁場，開域磁場工程問題的計算是近年來計算電磁學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。 本文的研究內(nèi)容是國家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計劃項目“新型稀土永磁電機(jī)設(shè)計與集成技術(shù)”的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對無鐵心永磁電機(jī)的實(shí)際工程問題，計算方法的選擇力求既能保證一定的計算精度，又能節(jié)約計算機(jī)內(nèi)存和CPU時間。根據(jù)對各種開域電磁場計算方法的分析比較，本文將漸近邊界條件法和有限元法結(jié)合解決無鐵心永磁電機(jī)三維開域磁場計算問題。 本文主要由以下幾部分組成： 第一部分為無鐵心永磁電機(jī)三維開域磁場計算方法的研究。首先提出了基于標(biāo)量磁位的漸近邊界條件，建立了球形邊界的標(biāo)量磁位漸近邊界條件數(shù)學(xué)模型。為了盡可能減少節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，結(jié)合無鐵心永磁電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了適合于盒形截斷邊界和圓柱形截斷邊界上簡便易行的一階和二階標(biāo)量漸近邊界條件算子，該算子具有簡單、有限元實(shí)施容易的特點(diǎn)。其次研究并建立了標(biāo)量漸近邊界條件與有限元法結(jié)合的三維開域靜磁場的數(shù)學(xué)模型，并提出具體的實(shí)施方法，推導(dǎo)出相應(yīng)的離散方程。通過對具有解析解的長方永磁體三維開域磁場的實(shí)例計算，驗(yàn)證了方法和所編程序的正確性，并將漸近邊界條件法與截斷法在計算精度和人工外邊界距離方面做了比較。結(jié)果表明：在相同人工外邊界情況下，漸近邊界條件與截斷邊界條件相比，計算精度明顯提高，二階漸近邊界條件明顯優(yōu)于一階漸近邊界條件。與截斷法相比，漸近邊界條件法更節(jié)約計算機(jī)內(nèi)存和CPU時間，比較好地處理了計算量與計算精度之間的矛盾。 第二部分針對Halbach陣列內(nèi)轉(zhuǎn)子無鐵心永磁電機(jī)三維開域磁場問題進(jìn)行深入研究。利用漸近邊界條件法，定量地計算了在定轉(zhuǎn)子均無鐵心的情況下電機(jī)內(nèi)部及周圍磁場的大小，總結(jié)出了Halbach陣列無鐵心永磁電機(jī)磁場的空間分布規(guī)律。 第三部分針對不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Halbach磁體陣列電機(jī)磁場問題進(jìn)行對比研究。通過大量的計算，探討了Halbach陣列永磁電機(jī)在轉(zhuǎn)子無鐵心情況下影響氣隙磁密的各種因素，分析了不同Halbach磁體軸向長度對端部漏磁的影響規(guī)律，給出了無鐵心永磁電機(jī)漏磁系數(shù)、電樞計算長度等主要設(shè)計參數(shù)隨電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律。 第四部分針對具有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的三種結(jié)構(gòu)的無鐵心永磁電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行了計算和分析，計算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合，從而驗(yàn)證了漸近邊界條件法處理三維開域磁場問題的有效性和實(shí)用性。
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基于TMS320F2812高精度跟蹤伺服控制系統(tǒng)設(shè)計
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隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，對于數(shù)字化焊機(jī)系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，本文開展了對數(shù)字化IGBT逆變焊機(jī)控制系統(tǒng)的研究工作，設(shè)計了數(shù)字化逆變焊機(jī)的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機(jī)”的概念，分析了數(shù)字化焊機(jī)較傳統(tǒng)的焊機(jī)的優(yōu)勢，然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展形勢，針對數(shù)字信號處理技術(shù)的特點(diǎn)，闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個數(shù)字化逆變焊機(jī)的設(shè)計思路和方案，簡要介紹了數(shù)字信號處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點(diǎn)，較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號。 逆變焊機(jī)的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(逆變頻率20KHz)，由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設(shè)計要點(diǎn)及元件的選型和參數(shù)的計算，并對所設(shè)計的主電路進(jìn)行了Matlab計算機(jī)仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計中，采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU，由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點(diǎn)，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護(hù)模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對整個焊接電源進(jìn)行了實(shí)時的閉環(huán)控制與焊接過程的實(shí)時監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制，即：控制IGBT的導(dǎo)通時間來實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計了專門的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動模塊M57959L，進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實(shí)時采樣，采用離散的PI控制算法計算后，輸出相應(yīng)的控制量來實(shí)時調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動脈沖的脈寬，進(jìn)而調(diào)制輸出電流，達(dá)到控制焊機(jī)輸出的目的。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機(jī)的工作要求。 最后，在對本文做簡要總結(jié)的基礎(chǔ)上，對于本逆變焊機(jī)的進(jìn)一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機(jī)控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-08-01
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機(jī)。本文針對超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術(shù)相對比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測試、動穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內(nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢,重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對行波超聲波電機(jī)測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時,將必要的參數(shù)讀取出來進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測試,可以分析驅(qū)動頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機(jī)非線性和時變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡化,設(shè)計和研制了具有實(shí)用化價值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對核磁成像設(shè)備而設(shè)計的行波超聲波電機(jī)隨動控制系統(tǒng)中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時間： 2013-07-13
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無刷直流電機(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)的控制理論對其進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計、分析的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，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一些先進(jìn)控制策略的研究。 為了改進(jìn)無刷直流電機(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)不確定和擾動帶來的轉(zhuǎn)速偏差問題，無法實(shí)現(xiàn)精確快速的控制。灰色控制器是在繼承經(jīng)典PID控制器不依賴于對象模型優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)經(jīng)典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能優(yōu)良并且算法簡單。該控制器設(shè)計不需要建立電機(jī)的精確數(shù)學(xué)模型，對參數(shù)變化和負(fù)載擾動不敏感。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，對被控對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。對所提出的無刷直流電機(jī)灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，對仿真結(jié)果給出理論分析；以TMS320F2812型DSP為核心控制器建立了無刷直流電機(jī)調(diào)速驅(qū)動系統(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、靜態(tài)性能。
標(biāo)簽： 控制 無刷 直流電機(jī)調(diào)速
上傳時間： 2013-04-24
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在電力系統(tǒng)容量日益擴(kuò)大和電網(wǎng)電壓運(yùn)行等級不斷提高的潮流下，傳統(tǒng)電磁式互感器在運(yùn)行中暴露出越來越多的弊端，難以滿足電力系統(tǒng)向自動化、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化的發(fā)展需求，電子式互感器取代傳統(tǒng)電磁式互感器已經(jīng)成為一種必然的趨勢，并成為人們研究的熱點(diǎn)。本文圍繞電子式電流互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計。 Rogowski線圈是電流傳感元件，本文總紿了Rogowski線圈的基本原理，其中包括線圈的等效電路和相量圖，線圈的電磁參數(shù)計算。在理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際設(shè)計一款高精度PCBRogowski線圈。電容分壓器是電壓傳感元件，文章中介紹了傳感器的原理、傳感器的模型結(jié)構(gòu)，針對其自身結(jié)構(gòu)缺陷和工作環(huán)境的電磁干擾，提出具有針對性的電磁兼容設(shè)計方法。 積分器的性能一直是影響Rogowski線圈電流傳感器的精度和穩(wěn)定性的重要因素之一。模擬積分器具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、輸入動態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)；數(shù)字積分器具有性能穩(wěn)定，精度高等優(yōu)點(diǎn)。后者的優(yōu)勢使其成為近年來Rogowski線圈電流互感器實(shí)用化研究的一個熱點(diǎn)問題。本文設(shè)計了一套數(shù)字積分器設(shè)計的方法，其中包括了積分算法的選擇，積分輸入采樣率和分辨率的確定，數(shù)字積分器的通用結(jié)構(gòu)，積分初值的選擇方法等。 為了保證系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，文章中的系統(tǒng)只采用激光供電模式，降低數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功耗就成了系統(tǒng)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。文章中介紹了一些實(shí)用的低功耗處理方法，分析了激光器的特性，光電池的特性和光電轉(zhuǎn)換器件的特性，并根據(jù)這些器件的特性，改進(jìn)了數(shù)據(jù)發(fā)送激光器的驅(qū)動電路，大幅度降低了系統(tǒng)的功耗，保證了系統(tǒng)在較低供電功率條件下的正常運(yùn)行。 論文最后對全文工作進(jìn)行總結(jié)，提出進(jìn)一步需要解決的問題。
標(biāo)簽： 電子式互感器 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-10
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時需要進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運(yùn)算，計算特定電壓空間矢量作用時間時需要進(jìn)行正弦、余弦三角函數(shù)的運(yùn)算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時，在整個SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運(yùn)算，這些復(fù)雜計算不可避免地會產(chǎn)生大量計算誤差，對高精度實(shí)時控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運(yùn)算的計算量大，對系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行時間長，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對常規(guī)SVPWM算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進(jìn)行普通的四則運(yùn)算，計算非常簡單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點(diǎn)，同時，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點(diǎn)置于各扇區(qū)中點(diǎn)的方法，達(dá)到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實(shí)現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實(shí)時性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進(jìn)行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達(dá)到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語言設(shè)計輸入方法與原理圖設(shè)計輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計輸入方法進(jìn)行FPGA/CPLD的電路設(shè)計與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進(jìn)行功能仿真和性能分析，驗(yàn)證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時間： 2013-06-27
上傳用戶：小儒尼尼奧
空調(diào)壓縮機(jī)是空調(diào)器的核心部件。傳統(tǒng)定速空調(diào)器中壓縮機(jī)多采用單相異步電動機(jī)，對電機(jī)采用簡單的開關(guān)式控制，電能損耗、室溫波動及噪音都很大，壓縮機(jī)容易受沖擊損壞。隨著人們生活水平的提高及能源短缺問題的出現(xiàn)，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中，將變頻壓縮機(jī)取代傳統(tǒng)定頻定速壓縮機(jī)，對其進(jìn)行變頻調(diào)速將使壓縮機(jī)減少開停次數(shù)，降低室溫波動，提高舒適度，獲得了更好的空氣調(diào)節(jié)效果和實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的要求。 空調(diào)系統(tǒng)是一個典型的多輸入多輸出、具有大滯后特性的菲線性系統(tǒng)。要對空調(diào)壓縮機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，需要根據(jù)房間溫度的變化得出壓縮機(jī)的頻率值。由于空調(diào)系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型難以取得，且時間常數(shù)較大，傳統(tǒng)的PID調(diào)整不僅費(fèi)時費(fèi)力，性能指標(biāo)也不能令人滿意。因此，將模糊控制技術(shù)引入空調(diào)壓縮機(jī)的變頻調(diào)速控制，建立模糊控制器，以房間溫度的變化和變化率為輸入，壓縮機(jī)的頻率為輸出。對于提高空調(diào)系統(tǒng)的控制精度、穩(wěn)定性和可靠性，無論從學(xué)術(shù)研究角度出發(fā)，還是在工程應(yīng)用方面，都具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意義。 本文分別從三相異步電動機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)、變頻空調(diào)控制策略等方面進(jìn)行了探討分析。首先將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到空調(diào)壓縮機(jī)變頻調(diào)速中，根據(jù)建立模糊控制規(guī)則的基本思想及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過模糊控制技術(shù)使空調(diào)壓縮機(jī)具有自調(diào)整的智能特性，從而得出最佳的動態(tài)控制參數(shù)，克服了PID控制器控制精度較低、消除穩(wěn)態(tài)誤差能力差的缺點(diǎn)。 然后詳細(xì)闡述了SVPWM的基本原理，對空間矢量調(diào)制（SVPWM）方式及其實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了探討。在變頻壓縮機(jī)的控制中采用先進(jìn)的SVPWM調(diào)制技術(shù)，壓縮機(jī)能根據(jù)室內(nèi)需要的冷（熱）量不同，連續(xù)地、動態(tài)地、實(shí)時地調(diào)整其制冷（熱）量，始終保持在較合理的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下。能夠進(jìn)一步提高電壓的利用率和頻率分辨率，并使壓縮機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)，提高空調(diào)的效率，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。
標(biāo)簽： SVPWM 模糊控制 變頻調(diào)速
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：as275944189
隨著市場經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約人類社會健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊(yùn)藏豐富等優(yōu)點(diǎn)逐步得到了開發(fā)利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置，是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本課題研究的是可并網(wǎng)三相光伏逆變電源，以追求體積小、效率高、精度大、方便實(shí)用為目的，采用了DC—HFAC—DC—LFAC三級功率傳輸架構(gòu)，設(shè)計中使用了SPWM技術(shù)、SVPWM技術(shù)、內(nèi)高頻環(huán)技術(shù)、DSP數(shù)字控制技術(shù)和數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)等前沿實(shí)用技術(shù)。 直流DC—DC變換器采用內(nèi)高頻環(huán)技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了電氣隔離又大大的減小了裝置體積。這一部分本文不做涉及，本文所涉及的內(nèi)容為本系統(tǒng)的DC—AC逆變電源部分，本論文的主要內(nèi)容如下： 首先，分析了幾種DC—AC逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用需要，選擇三相四橋臂結(jié)構(gòu)作為本文主電路結(jié)構(gòu)，滿足了電網(wǎng)負(fù)載的不平衡性。在選擇了三相四橋臂結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，選取兩種最新的SVM控制方法：基于三態(tài)滯環(huán)的瞬時空間電流相量控制法與二維空間矢量控制法，對兩種方法作出詳細(xì)分析比較，根據(jù)實(shí)用性原則，選取二維空間矢量控制法作為本文的控制方法。 其次，選取了主控芯片TI公司的TMS320F2812，電路中的功能盡量數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，既控制了電路體積，又大大提高了系統(tǒng)的安全性與可靠性。設(shè)計了本系統(tǒng)的控制電路、驅(qū)動電路、緩沖電路、保護(hù)電路、濾波器電路等系統(tǒng)電路，本系統(tǒng)所有硬件電路均設(shè)計完畢。為了驗(yàn)證設(shè)計的正確性，大部分電路都用ORCAD—Pspice仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，小部分電路搭建實(shí)際電路，設(shè)計電路都能達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計要求。 隨后，簡單介紹了DSP編程環(huán)境CCS。詳細(xì)分析了SVPWM的工作原理，并給出二維空間矢量法在DSP中的實(shí)現(xiàn)方法。介紹幾種MPPT方法，并選取本課題所選用的方法。 最后，給出系統(tǒng)仿真，分析了重點(diǎn)模塊，得到了仿真結(jié)果。 關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)電源、空間矢量脈寬調(diào)制、內(nèi)高頻環(huán)、三相四橋臂
上傳時間： 2013-05-19
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