本課題的研究工作主要圍繞機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)展開，所做的主要工作包括以下幾個(gè)部分： 首先，釹鐵硼永磁材料導(dǎo)電率較高、耐熱性能較差，當(dāng)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)諧波含量較大時(shí)，永磁體中就會(huì)感應(yīng)出渦流形成渦流損耗導(dǎo)致永磁體發(fā)熱。因此，有必要對(duì)轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)的渦流進(jìn)行計(jì)算和分析。本文分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)渦流產(chǎn)生的原因，建立渦流的數(shù)學(xué)模型并推導(dǎo)出永磁體渦流損耗的計(jì)算公式。用ANSOFT有限元軟件建立電動(dòng)機(jī)的物理模型進(jìn)行電磁場(chǎng)求解，結(jié)合路的計(jì)算公式算出永磁體的渦流損耗。 其次，運(yùn)行平穩(wěn)性是伺服電動(dòng)機(jī)的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，而轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的大小直接影響運(yùn)行平穩(wěn)性。本文分析了機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)產(chǎn)生的原因，運(yùn)用轉(zhuǎn)矩波動(dòng)計(jì)算公式結(jié)合ANSOFT有限元軟件，計(jì)算比較相同功率、相同極數(shù)不同槽數(shù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)情況。通過比較計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)百分比的大小，選擇所設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的極槽配合，以提高機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。 最后，完成機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)尺寸以及電磁參數(shù)的選取，利用有限元軟件，分析計(jì)算氣隙長度變化對(duì)失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和永磁體用量的影響，以及永磁體寬度對(duì)氣隙磁密波形的影響，以此合理選擇氣隙長度和永磁體的寬度，使電動(dòng)機(jī)的性能更優(yōu)良。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)0.9kW，8極36槽的機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)樣機(jī)，并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，電機(jī)的性能指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的要求，證明了電機(jī)設(shè)計(jì)過程理論分析計(jì)算的正確性。
標(biāo)簽： 交流伺服 電動(dòng)機(jī) 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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隨著變電站自動(dòng)化、通信和微電子等技術(shù)的快速發(fā)展，在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)領(lǐng)域出現(xiàn)了大量基于微處理器/控制器的智能電子設(shè)備，變電站自動(dòng)化的水平在不斷提高，系統(tǒng)集成成為趨勢(shì)。在這一發(fā)展過程中，互操作性差已經(jīng)開始成為“瓶頸”問題，即不同廠商或同一廠商在不同時(shí)期的智能電子設(shè)備采用的網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議可能不相同，使得智能電子設(shè)備之間需要協(xié)議轉(zhuǎn)換才能集成到一個(gè)變電站系統(tǒng)，從而增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，影響了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。為了解決這個(gè)問題并適應(yīng)將來快速更新的計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，國際電工委員會(huì)于2005年正式頒布了關(guān)于變電站自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850。本文圍繞基于IEC61850的變電站網(wǎng)絡(luò)通信和符合該標(biāo)準(zhǔn)的智能電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信裝置的實(shí)現(xiàn)展開研究，分為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的體系分析和具體模型的構(gòu)建、基于IEC61850的通信網(wǎng)絡(luò)的特征及規(guī)劃、變電站通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流建模及網(wǎng)絡(luò)通信性能仿真、符合該標(biāo)準(zhǔn)的智能電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信裝置的設(shè)計(jì)幾部分。 IEC61850是一套完備的、面向未來的變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，本文首先介紹了其制定背景、結(jié)構(gòu)體系和主要內(nèi)容，分析了信息模型的內(nèi)涵、技術(shù)特征和建模方法，并針對(duì)變電站中最為重要的兩類模型--采樣值報(bào)文傳輸模型和通用變電站事件傳輸模型進(jìn)行了具體的模型構(gòu)建和通信映射。 實(shí)現(xiàn)IEC61850通信的物理承載是以太網(wǎng)，本文首先通過對(duì)以太網(wǎng)的技術(shù)特征進(jìn)行分析，得出其通信特性，然后研究和分析了變電站通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境、規(guī)模、安全性、可靠性和實(shí)時(shí)性等要求，其中對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的特性進(jìn)行了深入研究。在上述分析的基礎(chǔ)上，對(duì)變電站通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了規(guī)劃和構(gòu)建，提出了使用適用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?bào)文加入優(yōu)先級(jí)標(biāo)簽、采用基于多VLAN的節(jié)點(diǎn)分布規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)冗余等提高實(shí)時(shí)性和可靠性的改進(jìn)措施。 區(qū)別于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)通信，變電站通信網(wǎng)絡(luò)中存在多種數(shù)據(jù)流，是要進(jìn)行特殊處理的。本文首先對(duì)基于IEC61850的變電站通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析并劃分類別，根據(jù)其特性建立了數(shù)學(xué)模型。然后歸納了網(wǎng)絡(luò)模擬的一些技術(shù)和方法，并通過基于NS-2的網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)對(duì)變電站通信網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬，得出了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。模擬結(jié)果證明了使用交換式以太網(wǎng)、報(bào)文引入優(yōu)先級(jí)標(biāo)簽和采用基于多VLAN的節(jié)點(diǎn)分布規(guī)劃等提高實(shí)時(shí)性措施的正確性，有利于變電站的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)以及智能電子設(shè)備通信裝置的設(shè)計(jì)。 從現(xiàn)代電力系統(tǒng)的信號(hào)源開始，首先分析了電子式互感器數(shù)字接口的要求并建立數(shù)學(xué)模型，然后采用模塊化的思想設(shè)計(jì)出相應(yīng)的具體軟/硬件，實(shí)現(xiàn)了基于IEC61850的電子式互感器數(shù)字接口的通信裝置樣機(jī)。在此基礎(chǔ)上將此裝置經(jīng)過擴(kuò)展和修改用于其他的智能電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信，使其具有廣泛使用性和兼容性。最后設(shè)計(jì)了試驗(yàn)環(huán)境，通過測(cè)試驗(yàn)證了該樣機(jī)的通信性能滿足要求并具有較高的可靠性。
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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本文首先介紹無刷直流電機(jī)原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真模型，并對(duì)各個(gè)仿真模塊進(jìn)行了分析。設(shè)計(jì)了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路。該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機(jī)為核心，功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個(gè)組成部分，給出了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施。針對(duì)雙閉環(huán)無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，深入研究了基于串級(jí)PI控制的控制策略，給出了參數(shù)選擇方法，并進(jìn)行了仿真分析。根據(jù)所設(shè)計(jì)的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應(yīng)用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實(shí)現(xiàn)模塊，包括啟動(dòng)按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應(yīng)用層程序調(diào)用物理層程序模塊，通過一定的算法邏輯，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)軟件的功能。最后對(duì)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。給出了系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓、速度和電流等信號(hào)的實(shí)測(cè)波形，并進(jìn)行了分析。調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有良好的調(diào)速性能，達(dá)到預(yù)期的效果。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 控制研究 調(diào)速
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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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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目前離心機(jī)的變頻控制，采用的多是通用變頻器，沒有自主開發(fā)的離心機(jī)專用的交流調(diào)速控制器。同時(shí)，在控制方法上采用的主要還是V/F控制以及矢量控制，而效率更高，性能更好的直接轉(zhuǎn)矩控制方法則還沒有得到廣泛的應(yīng)用。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)(Bang-Bang控制)產(chǎn)生PWM信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制手段直接、信號(hào)處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，限制在一拍內(nèi)，是一種具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)。本文通過對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理的分析、軟硬件的設(shè)計(jì)制作、系統(tǒng)的調(diào)試試驗(yàn)，得到以下結(jié)論: ⑴直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，控制手段直接、信號(hào)處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速； ⑵直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，低速階段轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)明顯，通過采用異步電動(dòng)機(jī)適應(yīng)全速的U-I模型，以及扇區(qū)細(xì)化等，可以有效減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng);由于轉(zhuǎn)矩和磁鏈采用離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)，即使在高速運(yùn)行階段轉(zhuǎn)矩也有輕微的脈動(dòng)，通過細(xì)分磁鏈扇區(qū)，采用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)可以有效減小脈動(dòng)，提高系統(tǒng)控制性能； ⑶直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，檢測(cè)環(huán)節(jié)及其重要，特別是電壓、電流的檢測(cè)。無論采用哪種電機(jī)模型，電壓和電流都是最主要的參數(shù)，準(zhǔn)確的電壓、電流檢測(cè)能夠增加電機(jī)模型的正確性，為控制提供基本的保障； ⑷直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，對(duì)電機(jī)參數(shù)的要求簡(jiǎn)單，只需要知道電動(dòng)機(jī)定子電阻，因此直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，易于移植。
標(biāo)簽： 離心機(jī) 異步電動(dòng)機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)吞吐量急劇增長，要求有更高的傳輸速度，來滿足大量數(shù)據(jù)的傳輸，而原有的并行數(shù)據(jù)傳輸總線結(jié)構(gòu)上存在自身無法克服的缺陷，在高頻環(huán)境下容易串?dāng)_，而增大誤碼率。SATA串行總線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。作為一種新型的總線接口，它提供了高達(dá)3.0Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，使用8B/10B編碼格式，采用LVDS NRZ串行數(shù)據(jù)傳輸方式，有良好的抗干擾性能，有更強(qiáng)的達(dá)到32位的循環(huán)冗余校驗(yàn)，并且提供了良好的物理接口特性，支持熱拔插，代表著計(jì)算機(jī)總線接口技術(shù)的發(fā)展方向。FPGA作為一種低功耗的半導(dǎo)體器件，在高頻工作環(huán)境中有優(yōu)良的性能，將處理器與低功耗FPGA結(jié)合起來使用是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用的趨勢(shì)，這樣能夠使得接口方案更加靈活。而在眾多FPGA器件中，Xilinx公司的Virtex-4平臺(tái)內(nèi)部集成了PowerPC高性能處理器，并且其中提供了Rocket IO MGT這種嵌入式的多速率串行收發(fā)器，能夠以6.25-622Mb/s的速度傳送數(shù)據(jù)，并且支持包括SATA協(xié)議在內(nèi)的多種串行通信協(xié)議。 本文從物理層、鏈路層、傳輸層分析了SATA1.0技術(shù)的接口協(xié)議，在此基礎(chǔ)提出滿足協(xié)議需求和適合FPGA設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案，并給出總體設(shè)計(jì)框圖，依照FPGA的設(shè)計(jì)方法，采用Xilinx公司的Virtex-4設(shè)計(jì)了一個(gè)符合SATA1.0接口協(xié)議的嵌入式存儲(chǔ)裝置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，仿真運(yùn)行結(jié)果正常。
標(biāo)簽： SerialATA FPGA 嵌入式系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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太陽能發(fā)電在世界能源危機(jī)的今天飛速發(fā)展，已成為新能源的主流之一。逆變器作為主要的能量變換裝置器件，其性能的好壞直接影響著整個(gè)光伏系統(tǒng)的效率。本文采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制策略，保證了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小。為此，論文主要對(duì)系統(tǒng)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、控制方法以及基于FPGA的軟件實(shí)現(xiàn)方法等技術(shù)進(jìn)行了分析研究。 本文首先通過對(duì)幾種常見的數(shù)學(xué)模型分析方法的比較，選擇適合本文的數(shù)學(xué)建模方法。文中給出了逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)論述了其工作原理，對(duì)該逆變器不同工作狀態(tài)下的等效電路進(jìn)行分析，并利用狀態(tài)空間平均法建立了逆變器數(shù)學(xué)模型，確定主要元件的參數(shù)。 隨后對(duì)當(dāng)前比較流行的幾種逆變電路的控制方法進(jìn)行了對(duì)比分析。本文采用的基于SPWM控制的電壓電流雙環(huán)控制的算法，具有開關(guān)頻率固定、物理意義清晰、實(shí)現(xiàn)方便的優(yōu)點(diǎn)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。通過分析幾種最大功率跟蹤算法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后給出了改進(jìn)的最大功率跟蹤算法，保證系統(tǒng)輸出最大功率。 最后用FPGA實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)。整機(jī)測(cè)試結(jié)果表明：該逆變器的性能指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型和控制策略的有效性和理論分析的正確性和可行性。
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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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(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)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(duì)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?jī)?nèi)容如下： @@ 通過廣泛的查找文獻(xiàn)，對(duì)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(cè)方法和基于外加信號(hào)的激勵(lì)法。隨后，對(duì)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(duì)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(shì)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(chǎng)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(duì)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(duì)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(cè)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(cè)器采用降維觀測(cè)器，僅對(duì)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(cè)器的極點(diǎn)，使觀測(cè)器滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，達(dá)到磁通觀測(cè)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(duì)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(chǎng)。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(jiǎn)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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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，受其影響的儀器行業(yè)也發(fā)生了巨大的變革，即儀器的手動(dòng)操作使用改為計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)測(cè)試。隨著自動(dòng)測(cè)試技術(shù)和程控儀器的發(fā)展，除了要求物理硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化外，也要求軟件控制標(biāo)準(zhǔn)化。 硬件方面，從20世紀(jì)50代自動(dòng)測(cè)試概念建立起，經(jīng)過初期專用接口、半專用接口到20世紀(jì)80年代中期才普及推廣開放式標(biāo)準(zhǔn)接口總線，如RS232串行通信接口總線、GPIB通用接口總線、PXI計(jì)算機(jī)外圍儀器系統(tǒng)總線、VXI塊式儀器系統(tǒng)總線等。 軟件方面，1987年6月頒布的IEEE488．2（程控儀器消息交換協(xié)議）標(biāo)準(zhǔn)首先解決了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的問題，但仍將大量的器件語義留給設(shè)計(jì)者自由定義。1990年4月，國際上九家儀器公司在IEEE488．2基礎(chǔ)上提出了SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令），才使程控儀器器件數(shù)據(jù)和命令得到標(biāo)準(zhǔn)化。SCPI的總目標(biāo)是縮短自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)程序開發(fā)時(shí)間，保護(hù)儀器制造者和使用者雙方的硬、軟件投資，為儀器控制和數(shù)據(jù)利用提供廣泛兼容的編碼環(huán)境。 儀器接收到SCPI消息后進(jìn)行響應(yīng)：接收字符串消息、詞法分析、語法分析、中間代碼生成、優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成，語法分析模塊的性能直接影響到程控執(zhí)行效率。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化儀器內(nèi)語法分析模塊、提高程控執(zhí)行效率，本課題提出了在接口電路中加入解析模塊的思想，可將控制器發(fā)送到儀器的SCPI消息即復(fù)雜的ASCII碼字符串轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的二進(jìn)制代碼。采用此解析模塊將大大簡(jiǎn)化儀器設(shè)計(jì)者的軟件工作，既能實(shí)現(xiàn)儀器語言標(biāo)準(zhǔn)化又能提高儀器對(duì)遠(yuǎn)程 控制的響應(yīng)速度，這在研究實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的自制儀器時(shí)將是很有用的。 儀器接口有很多種，本課題主要討論了RS232和GPIB兩種接口。本設(shè)計(jì)中儀器接口板是獨(dú)立于儀器的，與儀器單獨(dú)使用微處理器，若要與儀器連接實(shí)現(xiàn)通信只需在兩微處理器之間進(jìn)行通信即可，這樣做的目的是：一方面可以不影響儀器的設(shè)計(jì)和操作，一方面可以實(shí)現(xiàn)接口板的通用性和儀器的可換性。針對(duì)于RS232接口為一簡(jiǎn)單接口，我先將工作重心放在軟件設(shè)計(jì)上，主要考慮怎樣把復(fù)雜的ASCII碼字符串解析為簡(jiǎn)單的二進(jìn)制代碼。針對(duì)于GPIB接口，軟件設(shè)計(jì)的主要部分已完成，再把工作重心放在硬件設(shè)計(jì)上，采用性價(jià)比更高的CPID實(shí)現(xiàn)GPIB接口芯片NAT9914。為了觀察解析結(jié)果還加入了LCD顯示。本設(shè)計(jì)在開發(fā)通用的、低價(jià)的儀器接口板方面做了一個(gè)有益的嘗試，為進(jìn)一步的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究打下了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：儀器；SCPI；RS232接口；GPIB接口；CPLD
標(biāo)簽： SCPI 儀器接口 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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21世紀(jì)，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，能源問題越來越突出，太陽能等可再生能源逐漸成為人類關(guān)注的焦點(diǎn)。時(shí)至今日，人類對(duì)光伏系統(tǒng)的研究越來越深入廣泛，但在光伏系統(tǒng)的研發(fā)過程中，太陽能電池由于受日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度影響較大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本過高，研發(fā)周期變長。太陽能電池陣列模擬器便能較好地解決這一問題。 @@ 本文首先對(duì)比了模擬式太陽能電池模擬器和數(shù)字式太陽能電池模擬器的優(yōu)缺點(diǎn)，選取了數(shù)字式太陽能電池陣列模擬器作為研究對(duì)象，并對(duì)研究太陽能電池陣列模擬器的實(shí)際意義作了闡述。隨后描述了太陽能電池的輸出特性，討論了適合工程計(jì)算的太陽能電池陣列數(shù)學(xué)物理模型。 @@ 本文研究的太陽能電池陣列模擬器由功率電路和控制電路兩部分組成。功率電路選取了半橋型DC/DC電路作為主電路拓?fù)?，?duì)其工作過程進(jìn)行了分析，并對(duì)各部分電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。然后設(shè)計(jì)了電壓電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器，在此基礎(chǔ)之上用PSIM仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的太陽能電池陣列模擬器進(jìn)行了仿真，包括靜態(tài)工作點(diǎn)的仿真以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的仿真，通過仿真驗(yàn)證了模擬器能夠達(dá)到所要求指標(biāo)。 @@ 控制電路板是整個(gè)模擬器的核心控制部分，通過控制運(yùn)算提供輸出電壓的參考值，進(jìn)而提供控制功率管開通關(guān)斷的PWM信號(hào)。本文選取了microchip公司的dsPIC30F2023作為主控制芯片，分析了該型號(hào)微處理芯片的性能特點(diǎn)，介紹了模擬信號(hào)采樣電路、232通訊電路、人機(jī)交互界面電路等外圍電路的硬件設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)器采用了數(shù)字PID控制。 @@ 在MPLAB集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行了軟件方案的設(shè)計(jì)，主要包括主程序、生成PWM程序、AD采樣、故障處理、人機(jī)交互程序等，介紹了各個(gè)模塊的程序流程。 @@ 軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，最終實(shí)現(xiàn)了太陽能電池陣列模擬器，可以為光伏系統(tǒng)的研究提供一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 @@關(guān)鍵詞：太陽能電池陣列模擬器；半橋型DC/DC變換器；dsPIC30F2023
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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