近年來，近距離無線傳輸技術(shù)是發(fā)展最快、最引入注目的技術(shù)，而ZigBee恰恰是填補(bǔ)了低速率無線通信技術(shù)的空缺，與其他標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用上相得益彰。它專注于近距離傳輸，成本低、同時(shí)入門檻也低，雖然其出現(xiàn)較晚，但目前已經(jīng)得到人們越來越多的關(guān)注，成為無線技術(shù)研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。 本文在詳細(xì)分析了傳統(tǒng)的抄表方式和無線抄表系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r以及相關(guān)的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)的方案。論文在研究ZigBee組網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于ZigBee開發(fā)平臺的無線嵌入式抄表系統(tǒng)，編寫了相應(yīng)的軟件，完成了相應(yīng)的調(diào)試和分析，并進(jìn)行了系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性和安全性等問題分析。為了減少系統(tǒng)由于節(jié)點(diǎn)路由而造成的功耗損耗過大的問題，本文在組網(wǎng)應(yīng)用過程中采用Tree+AODVjr的路由算法，從而保持系統(tǒng)能夠保持較小功耗的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)的多跳路由，同時(shí)以ARM S3C2410為核心實(shí)現(xiàn)了基站設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)電表數(shù)據(jù)的集中采集，并通過GPRS/GSM模塊實(shí)現(xiàn)基站和抄表中心的數(shù)據(jù)傳輸和實(shí)時(shí)控制，在此基礎(chǔ)上，對抄表系統(tǒng)軟件也進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)。 通過單點(diǎn)對單點(diǎn)、星形網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)，取得了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對于協(xié)議的特點(diǎn)、系統(tǒng)可靠性和功耗情況有了整體把握，為今后ZigBee技術(shù)的進(jìn)一步研究和應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本文提出的方案切實(shí)可行，并且采用ZigBee技術(shù)具有節(jié)約資源、操作方便、可靠性高而且易于管理等特點(diǎn)，基站和系統(tǒng)利用較為成熟的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通訊，既滿足了實(shí)時(shí)性要求，又降低了成本。
標(biāo)簽： ZIGBEE 嵌入式 自動(dòng)抄表系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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電源是電子設(shè)備的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響著電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的種類越來越多，其對電源的要求也更加靈活多樣，因此如何很好的解決系統(tǒng)的電源問題已經(jīng)成為了系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素。 本論文研究選取了BICMOS工藝，具有功耗低、集成度高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)電流模式的PWM控制原理，研究設(shè)計(jì)了一款基于BICMOS工藝的雙相DC-DC電源管理芯片。本電源管理芯片自動(dòng)控制兩路單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器工作，兩相結(jié)構(gòu)能提供大的輸出電流，但是在開關(guān)上的功耗卻很低。芯片能夠精確的調(diào)整CPU核心電壓，對稱不同通道之間的電流。本電源管理芯片單獨(dú)檢測每一通道上的電流，以精確的獲得每個(gè)通道上的電流信息，從而更好的進(jìn)行電流對稱以及電路的保護(hù)。 文中對該DC-DC電源管理芯片的主要功能模塊，如振蕩器電路、鋸齒波發(fā)生電路、比較器電路、平均電流電路、電流檢測電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì)并給出了仿真驗(yàn)證結(jié)果。該芯片只需外接少數(shù)元件就可構(gòu)成一個(gè)高性能的雙相DC-DC開關(guān)電源，可廣泛應(yīng)用于CPU供電系統(tǒng)等。 通過應(yīng)用Hspice軟件對該變換器芯片的主要模塊電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案和理論分析的可行性和正確性，同時(shí)在芯片模塊電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用0.8μmBICMOS工藝設(shè)計(jì)規(guī)則完成了芯片主要模塊的版圖繪制，編寫了DRC、LVS文件并驗(yàn)證了版圖的正確性。所設(shè)計(jì)的基于BICMOS工藝的DC-DC電源管理芯片的均流控制電路達(dá)到了預(yù)期的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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近年來，隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，微控制器和數(shù)字信號處理器的性價(jià)比不斷提高，數(shù)字控制技術(shù)已逐步應(yīng)用于大中功率高頻開關(guān)電源。相對于傳統(tǒng)模擬控制方式，數(shù)字控制方式具有電源設(shè)計(jì)靈活、外圍控制電路少、可采用較先進(jìn)的控制算法、具有較高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。 高頻開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高、輸出紋波小等特點(diǎn)，現(xiàn)已逐步成為現(xiàn)代通訊設(shè)備的新型基礎(chǔ)電源系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)開關(guān)電源中損耗較大、超調(diào)量較大、動(dòng)態(tài)性能較差等問題，本文采用基于DSP的全橋軟開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。全橋軟開關(guān)移相控制技術(shù)由智能DSP系統(tǒng)完成，采樣信號采用差分傳輸，控制算法采用模糊自適應(yīng)PID算法，產(chǎn)生數(shù)字PWM波配合驅(qū)動(dòng)電路控制全橋開關(guān)的通斷。在輸入端應(yīng)用平均電流控制法的有源功率因數(shù)校正，使輸入電流跟隨輸入電壓的波形，從而使功率因數(shù)接近1。最后通過Matlab仿真結(jié)果表明模糊自適應(yīng)PID控制算法比傳統(tǒng)PID控制算法在超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間，動(dòng)態(tài)特性等性能上具有優(yōu)越性。 論文以高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)為主線，在詳細(xì)分析各部分電路原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)、輔助電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、仿真研究、軟件實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)介紹了高頻變壓器的設(shè)計(jì)及模糊自適應(yīng)PID控制器的實(shí)現(xiàn)。并將輔助電源及控制電路制成電路板，以及在此電路板基礎(chǔ)上進(jìn)行各波形分析并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在太陽能路燈控制系統(tǒng)中，引入最大功率跟蹤技術(shù)（簡稱為MPPT），不僅降低了成本，還提高了太陽能路燈的可靠性。太陽能路燈的控制系統(tǒng)采用C8051F330D作為核心器件。其主電路為Buck電路，采用MPPT技術(shù)，增強(qiáng)了太陽能光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。本論文著重對太陽能路燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，并設(shè)置MPPT技術(shù)電路的主要器件的參數(shù)，對整個(gè)路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了分析。 論文綜述了太陽能光伏發(fā)電及控制技術(shù)以及我國在路燈照明應(yīng)用方面的發(fā)展情況。對太陽能光伏電池的輸入-輸出特性，在不同外界環(huán)境的太陽能電池板的輸出狀況進(jìn)行了分析對比，結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的工作能力，對負(fù)載選用依據(jù)及所選負(fù)載參數(shù)、蓄電池充放電控制原理進(jìn)行分析。對采用MPPT技術(shù)的小功率光伏發(fā)電路燈控制系統(tǒng)做了較為詳細(xì)的介紹，主要包括MPPT的硬件電路原理及電路中各元器件的參數(shù)的選定，以及控制系統(tǒng)中防反接保護(hù)、過流保護(hù)、信號采集、CPU控制、功率管驅(qū)動(dòng)電路及電源電路等電路設(shè)計(jì)，還有其它器件的選定和控制器的散熱等。也對整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)予以闡述，從CPU的性能、開發(fā)工具、主控制程序、MPPT技術(shù)控制程序、濾波、穩(wěn)壓、定時(shí)、蓄電池充放電控制等程序具體設(shè)計(jì)逐一分析。論文最后對全文的工作做了總結(jié)，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析，并對太陽能路燈的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行概括。并對設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)用性進(jìn)行了總結(jié)，并指出本設(shè)計(jì)中優(yōu)點(diǎn)與不足，為后續(xù)研究提供了參考方向。
標(biāo)簽： MPPT 光伏 路燈控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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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(huì)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(jì)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(shí)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(jì)了本系統(tǒng)的控制電路、驅(qū)動(dòng)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(jì)完畢。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)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(jì)電路都能達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)間： 2013-05-19
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風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為新能源技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分越來越受到人們的青睞，所以將此作為新能源研究的切入點(diǎn)，進(jìn)行一些有益的嘗試和探索。 本文從太陽能電池的光生伏打效應(yīng)入手，推導(dǎo)出太陽能電池的U-I曲線，并以此作為最大功率跟蹤(MPPT)技術(shù)的理論基礎(chǔ)。針對小風(fēng)機(jī)的發(fā)電技術(shù)也存在的MPPT技術(shù)，文章進(jìn)行了統(tǒng)一性研究，給出了新的控制策略--變步長擾動(dòng)觀察控制。為了提高系統(tǒng)的充放電效率，文章還對三段式充放電、均衡充電、溫度補(bǔ)償?shù)刃铍姵爻潆娎碚撨M(jìn)行了闡述。 根據(jù)上述理論，結(jié)合工程實(shí)際，設(shè)計(jì)了風(fēng)光互補(bǔ)控制器的電路。利用電壓霍爾和電流霍爾實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)電壓、太陽能電池電壓、蓄電池電壓和充電電流的實(shí)時(shí)采樣，利用TMS320F2812DSP的EVA與AD模塊軟件實(shí)現(xiàn)對蓄電池欠壓、過壓、運(yùn)行等模式的智能充放電管理。針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓波動(dòng)大的問題，系統(tǒng)提供了硬件和軟件的風(fēng)機(jī)過速智能保護(hù)系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用MPPT的控制策略提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率，設(shè)計(jì)提供了一套LCD顯示界面和一組LED指示燈增強(qiáng)系統(tǒng)管理的友好性。為了解決風(fēng)光互補(bǔ)控制器芯片的供電問題，設(shè)計(jì)了一套以UC3843PWM芯片為核心的反激式輔助電源。該電源用硬件實(shí)現(xiàn)了電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙環(huán)控制策略，提高了系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性。 研制出了一臺風(fēng)光互補(bǔ)控制器樣機(jī)，進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)、檢測與調(diào)試。實(shí)驗(yàn)波形和數(shù)據(jù)都顯示該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該方案可為風(fēng)光互補(bǔ)控制器的工程設(shè)計(jì)提供一定的參考。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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世界能源危機(jī)和環(huán)境惡化促使開發(fā)利用可再生能源和各種綠色能源以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為人類當(dāng)前的首要任務(wù)。而隨著太陽能電池和電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)不僅是當(dāng)今能源的一個(gè)重要補(bǔ)充，更具備成為未來主要能源的潛力。當(dāng)前，光伏發(fā)電不斷向低成本、高效率和高功率密度方向發(fā)展，太陽能光伏利用的主要形式將是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 @@ 本文主要工作是研究一種光伏發(fā)電并網(wǎng)/獨(dú)立雙模式逆變器的控制策略，這種逆變器不僅可靠性好，而且能提高可再生能源利用率。文章對光伏發(fā)電應(yīng)用形式和并網(wǎng)逆變器的分類進(jìn)行了闡述，綜合考慮可靠性、工作效率和成本，選擇兩級全橋結(jié)構(gòu)逆變器作為研究對象，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多應(yīng)用于小型并網(wǎng)逆變器。 @@ 通過分析比較各種電流控制方式，選擇單極性SPWM控制方式來產(chǎn)生本文逆變器控制信號。根據(jù)系統(tǒng)具體情況，在不同的運(yùn)行模式下應(yīng)用不同的控制策略。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)決定逆變器的輸出電壓，逆變器看作電流源，采用電流雙閉環(huán)控制輸出電流；獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，逆變器采用電流電壓閉環(huán)控制輸出電壓。并利用MATLAB Simulink對兩種模式下工作的單相和三相逆變器進(jìn)行仿真。依據(jù)瞬時(shí)無功理論，提出一種應(yīng)用在三相電路的軟件鎖相環(huán)，仿真結(jié)果顯示該鎖相環(huán)鎖相效果良好。 @@ 雙模式逆變器在兩種模式間切換的時(shí)候，容易對負(fù)載、電網(wǎng)和電源本身造成沖擊和干擾，需要采取有效的切換控制方法來減少這種影響。本文詳細(xì)分析了獨(dú)立模式和并網(wǎng)模式之間切換過程，并對不同的切換順序進(jìn)行比較，并給出一種兩種模式間無縫切換的控制方法。利用MATLAB Simulink對單相和三相逆變器兩種模式間切換過程進(jìn)行建模仿真，結(jié)果證明了這種模式切換方法的可行性。 @@ 介紹了以DSP（TMS320F2812）為核心的控制電路，并對部分硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，給出了部分軟件流程圖。 @@關(guān)鍵字：光伏發(fā)電系統(tǒng)；逆變器；并網(wǎng)運(yùn)行；獨(dú)立運(yùn)行；無縫切換
標(biāo)簽： 太陽能光伏發(fā)電 雙模式 逆變器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無刷直流電動(dòng)機(jī)利用電子換相器代替了直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械電刷和換向器，不但具有直流電機(jī)的調(diào)速性能，而且體積小、效率高，在許多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。采用無位置傳感器控制技術(shù)，不但可以克服有位置傳感器的諸多弊端，而且還進(jìn)一步拓展了無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。近些年來，無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)成為大家研究的熱點(diǎn)之一。 本課題緊扣研究熱點(diǎn)，以方波無刷直流電動(dòng)機(jī)為控制對象，設(shè)計(jì)了一套無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TMS320LF2407ADSP芯片作為控制核心，運(yùn)用反電動(dòng)勢過零點(diǎn)檢測原理和預(yù)定位與升頻升壓相結(jié)合的啟動(dòng)方法，實(shí)現(xiàn)無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制。為了提高系統(tǒng)的調(diào)速性能，控制方法采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制。 首先，本文研究了無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、性能、工作原理及數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型在Matlab/Simulink環(huán)境中建立無刷直流電動(dòng)機(jī)的仿真模型。接著，給出了系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方案，對控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)--反電動(dòng)勢過零點(diǎn)及其相位補(bǔ)償原理、啟動(dòng)、單神經(jīng)元PID轉(zhuǎn)速控制器以及PWM產(chǎn)生電路進(jìn)行了深入的研究。 然后，根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案和系統(tǒng)功能要求，進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中，主要進(jìn)行了DSP最小系統(tǒng)、電流和轉(zhuǎn)子位置檢測電路、IR2130驅(qū)動(dòng)電路等方面電路的設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)出了主程序和A/D中斷程序。其中，主程序包括DSP系統(tǒng)設(shè)置、變量初始化、電機(jī)正反轉(zhuǎn)選擇、電機(jī)啟動(dòng)、速度計(jì)算及顯示等方面程序；A/D中斷程序包括反電動(dòng)勢計(jì)算、換相時(shí)刻計(jì)算、電流轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)子程序等方面程序。 最后，經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電機(jī)啟動(dòng)快速、穩(wěn)定，具有較寬的調(diào)速范圍。同時(shí)，該系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進(jìn)步推動(dòng)弧焊電源從模擬階段發(fā)展到數(shù)字階段。數(shù)字化逆變弧焊電源不僅可靠性高、控制精度高而且容易大規(guī)模集成、方便升級，成為焊機(jī)的發(fā)展方向，推動(dòng)了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復(fù)雜、可靠性差等問題，本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機(jī)主電路實(shí)現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 本文詳細(xì)介紹了埋弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用，從主電源、控制系統(tǒng)兩個(gè)方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入探討，設(shè)計(jì)了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點(diǎn)和交流方波的輸出特性，本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊機(jī)主電路，一次逆變電路選用改進(jìn)的相移諧振軟開關(guān)，二次逆變電路選用半橋拓?fù)湫问剑⒀芯苛藘纱文孀冞^程的原理和控制方式，進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)計(jì)算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計(jì)要求，電流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆變電路的控制并抑制變壓器偏磁，選擇集成驅(qū)動(dòng)芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動(dòng)。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機(jī)主控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機(jī)ATmega64L主要負(fù)責(zé)送絲機(jī)和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運(yùn)算、電機(jī)PWM斬波控制以及過壓、過流、過熱等保護(hù)電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負(fù)責(zé)焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運(yùn)算以及控制焊接時(shí)序，以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行焊接參數(shù)和焊接狀態(tài)的給定，預(yù)置和顯示各種焊接參數(shù)，快速檢測焊機(jī)狀態(tài)并加以保護(hù)。 主控板芯片之間通過SPI通訊，外部控制箱和主控板之間則通過RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié)，精確控制了焊接過程，并進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運(yùn)行的電磁兼容問題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對焊接效果的影響，通過對焊接電流、焊接電壓的波形分析，證明了本課題設(shè)計(jì)的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時(shí)序，并可以有效抑制功率開關(guān)器件的過流和變壓器的偏磁問題，取得了良好的焊接效果。 最后，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，分析了系統(tǒng)存在的問題和不足，并指出了新的研究方向。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；數(shù)字化；逆變；軟開關(guān)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個(gè)速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機(jī)研究的熱點(diǎn)。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢﹄姍C(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時(shí)不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過檢測電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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