永磁無刷直流電動機具有慣量小、控制簡單、動態性能好等優良特性,因此在航天、機器人、數控機床等許多領域得到了廣泛應用。無刷直流電機在國外已經成功應用于對系統要求較高的場合,近年來在國內也引起了廣泛的興趣。本課題針對輪式機器人,設計了無刷直流電動機并設計相應控制系統。 首先,本課題分析了機器人用無刷直流電動機的組成結構、繞組連接,并對三相無刷直流電動機星角接工作方式進行比較,按照無刷直流電動機兩種模式運行、多極分數槽等特點進行局部設計。最終以爬坡時狀態為參考,經過多次計算得到無刷直流電動機的初始設計方案。 其次,為了提高設計的可靠性及設計成本,本課題用MaxwellRMxprt和Maxwell 2D有限元分析軟件來對所設計的電磁設計方案進行驗證。應用Maxwell 2D軟件進一步對設計方案進行分析和校驗,以校核仿真結果參數能否與設計方案相吻合。 最后設計了無刷直流電動機的PIC單片機控制系統并對無刷直流電動機進行系統仿真。控制系統CPU采用PIC16F877單片機,它能夠提供最佳的性能價格比。系統采用IGBT 專用柵極驅動集成電路IR2130,來控制系統主電路。系統仿真采用MATLAB/SIMULINK軟件,檢驗所設計電機在系統中的性能。 結論,本課題主要包括五部分:無刷直流電動機繞組連接分析,初始數據方案設計,Maxwell對電磁設計方案進行驗證,設計PIC單片機控制系統,應用MATLAB對電機控制系統進行仿真。通過這五部,本文完成了輪式機器人用無刷直流電動機進行設計及相應控制系統的設計。
上傳時間: 2013-07-28
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本文論述了車載儀表系統的發展,對新型的車載儀表用步進電機驅動控制技術和基于現場總線通信協議的車載儀表技術進行了深入的研究,并在此基礎上開發了基于GDIC的車載儀表用步進電機驅動控制平臺,搭建了基于CAN總線的車載儀表通訊系統.在儀表用步進電機控制測試平臺中,系統選用MC33991實現步進電機驅動控制,通過SPI通訊協議完成和主處理器之間的數據傳輸,采用∑-△ ADC方案檢測EMF從而實現電機整步位置的判斷.本文介紹了基于CAN總線的車載儀表通信系統,闡述了構成該系統的硬件設計、軟件設計.
上傳時間: 2013-04-24
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用單片機控制直流電機 本設計以AT89C51單片機為核心,以4*4矩陣鍵盤做為輸入達到控制直流電機的啟停、速度和方向,完成了基本要求和發揮部分的要求。在設計中,采用了PWM技術對電機進行控制,通過對占空比的計算達到精確調速的目的。
上傳時間: 2013-04-24
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永磁同步發電機由于一系列高效節能的優點,在工農業生產、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應用,并且受到許多學者的關注,其研究領域主要涉及永磁同步發電機的設計、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學基金項目《無刷無勵磁機諧波勵磁的混合勵磁永磁電機的研究》的課題,主要研究永磁電機的電磁場空載和負載計算,求出永磁電機的電壓波形和電壓調整率,為分段式轉子的混合勵磁永磁電機的研究奠定基礎,主要做了以下工作: 首先介紹了永磁同步發電機的基本原理,包括永磁同步發電機的結構形式和永磁同步發電機的運行性能,采用傳統解析理論給出了電壓調整率的計算方法及外特性的計算模型;然后用有限元ANSYS對永磁同步發電機樣機進行實體建模,經過定義分配材料、劃分網格、加邊界條件和載荷、求解計算等,得到矢量磁位Az、磁場強度H、磁感應強度B等結果,直觀地看出電機內部的磁場分布情況。 其次根據電磁場計算結果,應用齒磁通法對其進行后處理。該方法求解轉子在一個齒距內不同位置處的磁場,以定子齒的磁通為計算單位,根據繞組與齒的匝鏈關系,計算出磁鏈隨時間的變化,進而得到永磁同步發電機空、負載時電壓大小及波形。通過計算結果寫實驗結果對比,驗證了齒磁通法的正確性,為計算永磁同步發電機各種性能特性提供有力工具。 最后,基于齒磁通法對永磁同步發電機的外特性進行了深入研究,定量分析了結構參數對外特性的影響規律,提出了有效降低電壓調整率的方法的是:增加氣隙長度g的同時,適當增加永磁體的磁化方向的長度hm;此外,要盡量的減少每相串聯匝數N和增大導線面積以減小阻抗參數。通過改變電機的結構參數,對其電磁場進行計算,找到永磁電機電壓調整率的變化規律,為加電勵磁的混合勵磁永磁電機做準備,達到穩定輸出電壓的目的。
上傳時間: 2013-04-24
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由于電動助力轉向(EPS)系統具有高性能、高效率、低成本、節能環保等優點,隨著汽車電子技術的發展,電動助力轉向技術逐漸取代傳統的液壓助力轉向(HPS),成為轉向助力技術的主流。 @@ 本文在詳細了解EPS系統性能要求和工作原理的基礎上,對各種已有的EPS助力電機進行了總結和比較。對比結果表明,無刷直流電機(BLDC)憑借其顯著的優點,成為EPS助力電機的較優選擇。 @@ 無刷直流電機作為一種由電動機本體和驅動器組成的機電一體化產品,與傳統的直流電機一樣,具有良好的起動和調速性能,并且由于用電子換向取代了機械換向,不存在傳統直流電機的換向火花和機械噪聲,在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應用。隨著電力電子技術、計算機技術的發展,其應用范圍還在進一步擴展。然而,BLDC電機作為EPS系統的助力電機也并非全無缺點。永磁電機中固有的齒槽轉矩的存在,以及由于采用120°換向工作模式造成的轉矩波動,都會嚴重影響EPS系統的操控性能。 @@ 本課題針對無刷直流電機在汽車電動助力轉向系統中的應用,根據EPS系統對助力電機的要求,設計了一臺轉向助力用永磁無刷直流電動機,并使用有限元方法對電機性能進行了分析。為了反映參數變化對電機性能的影響,從而為電機的設計提供指導,我們還用場路耦合的解析算法對電機性能進行了分析。在分析結果的基礎上,對永磁電機中的齒槽轉矩進行了研究,并針對樣機提出了齒槽轉矩的削弱方法,然后使用三維有限元的方式對所提出的方法進行了仿真驗證。 @@ 根據EPS系統的工作原理,探討了助力電機的控制策略,并設計了帶傳感器的無刷直流電機的控制系統。分別完成控制系統硬件和軟件的設計,并進行了相關實驗,結果表明基本達到了設計的目標。 @@關鍵詞:EPS、無刷直流電機、電機設計與優化、有限元、控制器設計
上傳時間: 2013-07-29
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目前離心機的變頻控制,采用的多是通用變頻器,沒有自主開發的離心機專用的交流調速控制器。同時,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,性能更好的直接轉矩控制方法則還沒有得到廣泛的應用。直接轉矩控制技術,用空間矢量的分析方法,直接在定子坐標系下計算與控制交流電動機的轉矩,采用定子磁場定向,借助于離散的兩點式調節(Bang-Bang控制)產生PWM信號,直接對逆變器的開關狀態進行最佳控制,獲得轉矩的高動態性能。直接轉矩控制,控制結構簡單、控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉矩響應迅速,限制在一拍內,是一種具有高動態響應的交流調速系統。本文通過對直接轉矩控制系統原理的分析、軟硬件的設計制作、系統的調試試驗,得到以下結論: ⑴直接轉矩控制系統,控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉矩動態響應迅速; ⑵直接轉矩控制系統中,低速階段轉矩脈動明顯,通過采用異步電動機適應全速的U-I模型,以及扇區細化等,可以有效減小轉矩脈動;由于轉矩和磁鏈采用離散的兩點式調節,即使在高速運行階段轉矩也有輕微的脈動,通過細分磁鏈扇區,采用空間矢量脈寬調制技術可以有效減小脈動,提高系統控制性能; ⑶直接轉矩控制系統中,檢測環節及其重要,特別是電壓、電流的檢測。無論采用哪種電機模型,電壓和電流都是最主要的參數,準確的電壓、電流檢測能夠增加電機模型的正確性,為控制提供基本的保障; ⑷直接轉矩控制系統中,對電機參數的要求簡單,只需要知道電動機定子電阻,因此直接轉矩控制系統的魯棒性強,易于移植。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,光伏發電技術取得了長足的進步,太陽能已經成為當今能源的一個重要補充。光伏并網發電是太陽能大規模利用的必然趨勢。本文以光伏并網發電系統的核心設備并網逆變器為研究對象,首先給出了單相光伏并網逆變器的詳細的硬件設計過程,然后對光伏陣列的最大功能點跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網系統的人機交互子系統等進行了深入的研究。 并網逆變器的硬件設計是整個系統的基礎和難點之一。本文設計了1套額定功率為3KW的兩級式光伏并網逆變器,采用F2812DSP作為系統的控制核心。文章對整個硬件的設計過程和電路原理進行了詳細分析。 為提高系統效率,光伏陣列都要求工作在最大功率點處。本文在分析了各種MPPT方法的優缺點的基礎上,提出了基于移相全橋電路的電導增量法,給出了整個算法在DSP中的實現過程。 并網逆變器輸出級的跟蹤控制技術是系統設計的關鍵點之一。本文詳細分析了逆變器輸出級的電路工作模式和數學模型,深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網電壓對輸出電流的影響,提出了基于前饋補償的數字PI控制,并給出了其在DSP中的實現過程。 為完成對并網系統的監控和設置,設計了人機交互子系統,該系統是一個小型嵌入式系統,用MODBUS協議實現了子系統和控制系統的通信。本文詳細分析了整個子系統的軟硬件設計過程。 最后,對整個系統進行了實驗驗證,結果表明了系統方案的可行性,系統實現了穩定可靠運行。
上傳時間: 2013-05-26
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20世紀90年代以來,為了緩解能源和環境對人類生活和社會發展的壓力,世界各國都投入了大量資金開發電動汽車。在日本、美國、法國等汽車強國已經開發出一些商品化的電動汽車。我國在“十五”期間,國家電動汽車重大科技專項確立以燃料電池汽車、混合電動汽車、純電動汽車以及相關的多能源動力總成控制、驅動電機、動力蓄電池及燃料電池等關鍵零部件研發。 與其它驅動電機相比,永磁同步電動機具有高效率、高功率密度和良好的控制特性,受到人們的普遍關注,越來越多地應用于電動汽車的驅動裝置中。本文課題以印度REVA公司小型純電動汽車驅動用永磁同步電動機及其控制器為研究對象,對永磁同步電動機本體及控制器硬件進行了比較深入的研究,設計并制作了永磁同步電動機試驗樣機以及基于TMS320LF2407A DSP的永磁同步電動機控制器,在此基礎上展開了初步試驗研究。 本文首先比較了當前常用電動汽車驅動電機的特點,并綜述了電力電子和計算機控制技術在汽車驅動中的應用;然后分析永磁同步電機氣隙磁場對電機性能的影響,針對電動汽車驅動電機的特點,提出了T形轉子永磁同步電動機,不僅使永磁同步電動機的氣隙磁場接近正弦同時解決了高速運行時磁鋼的固定問題;同時,制作了基于TMS320LF2407A DSP和IPM模塊的永磁同步電動機矢量控制器,并對控制器進行了驅動無刷直流電動機的負載實驗和永磁同步電機的空載實驗;最后,分析永磁同步電機矢量控制的數學模型,并建立了永磁同步電機的SVPWM驅動的仿真模型,進行了id=0的矢量控制系統仿真,研究了永磁同步電機參數對系統動態響應的影響。
上傳時間: 2013-07-23
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用一片CPLD實現數字鎖相環,用VHDL或V語言
上傳時間: 2013-05-27
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隨著人們對數字電視和數字視頻信息的需求越來越大,數字電視廣播在中國迅速的發展起來。近幾年,數字電視傳輸系統技術逐漸成熟,數字電視地面廣播(DTTB)傳輸標準也于2006年8月30號正式出臺。此標準技術是由我國多家單位聯合研究的,具有自主知識產權的數字地面電視傳輸標準。DTTB系統標準的研究與仿真,具有巨大的實用價值和廣闊的市場前景。 @@ 本文首先研究了地面數字電視廣播標準中平方根升余弦(SRRC)濾波器(滾降系數為0.05)的結構設計,介紹了一種適合在FPGA中實現的高階高速FIR濾波器的并行流水線結構。在本設計中,以CSD數優化濾波器系數,并運用簡化加法器圖(Reduced Adder Graph,RAG)算法進行改進,最后采用并行處理的轉置型流水線結構實現。 @@ 接著研究數字電視地面傳輸標準采用的傳輸技術-OFDM的基本概念和技術特點,并研究了清華大學提出的DMB-T方案中TDS-OFDM信號幀的組成結構以及相關原理。 @@ 最后,本文針對OFDM調制所需要的3780點FFT處理器進行研究。為了保證OFDM信號的采樣率和時域導頻的采樣率相同,以達到較好的同步性能,采用了3780個正交子載波的設計方案。在實現過程中,分析比較了多種算法的計算復雜性,設計出在硬件實現復雜度上進行優化的3780點FFT處理器的數據流流水線算法。之后,通過定點仿真比較各模塊輸出的動態范圍和概率分布,設計出定點字長的優化方案,并分析計算了這一處理器的輸出信噪比與內部各模塊字長的關系,進一步降低了硬件實現復雜性。 @@關鍵字:數字電視地面廣播傳輸(DTTB);平方根升余弦濾波器(SRRC);正交頻分復用調制(OFDM);快速傅立葉變換(FFT); 3780
上傳時間: 2013-04-24
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