電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應用，但是其高故障率對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，在分析傳統(tǒng)電動機保護裝置不盡完善的基礎上，研制功能完善、可靠性高的電動機保護裝置已經(jīng)成為必要。 本文在查閱了大量文獻資料的基礎上，介紹了微機保護的發(fā)展歷史、技術(shù)特點和發(fā)展方向，結(jié)合實際科研課題，在理論聯(lián)系實際的基礎上，設計并實現(xiàn)了硬件以TMS320F206處理器為核心，軟件以傅氏算法為核心的新型電動機微機保護測控系統(tǒng)。 文中首先運用對稱分量法對電動機的三相短路、兩相短路、單相接地短路和斷相等常見對稱和不對稱故障進行了分析，在結(jié)合電動機微機保護原理的基礎上，提出了可靠性高、實用性強的電動機微機保護方案。然后根據(jù)微機保護系統(tǒng)的快速、準確的發(fā)展趨勢和DSP數(shù)字信號處理芯片的特點，設計并實現(xiàn)了一種DSPTMS320F206+單片機8051雙CPU結(jié)構(gòu)的電動機微機保護測控裝置。DSP作為主CPU芯片主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和保護等功能，8051作為從CPU主要完成鍵盤處理、液晶顯示處理和通訊等人機對話功能。此雙CPU結(jié)構(gòu)具有并行工作、分工合作的優(yōu)點，既保證了繼電保護的速動性、選擇性、靈敏性和可靠性，又實現(xiàn)了實時測量的高精度。文中對此裝置硬件系統(tǒng)的設計進行了詳細的分析，并結(jié)合對微機保護數(shù)據(jù)處理算法和電動機微機保護原理的研究，設計了保護裝置的軟件系統(tǒng)，二者都采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設計方法，可移植性強。 通過對設計成的保護裝置樣機進行調(diào)試和分析，初步驗證了系統(tǒng)硬件部分和軟件部分設計的正確性；通過靜態(tài)模擬實驗，初步驗證了保護裝置的可靠性。
標簽： 電動機 微機保護 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-29
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高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國防等各個領(lǐng)域。采用先進控制策略和全數(shù)字控制技術(shù)的永磁同步電機伺服系統(tǒng)，已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術(shù)不斷進步，同時市場對伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應能力的要求也不斷提高。 本文從詳細分析了永磁同步電機的數(shù)學模型和矢量控制的基本原理，選取了基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方式，采用電壓空間矢量（SVPWM）調(diào)制技術(shù)，建立了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機伺服系統(tǒng)。針對伺服系統(tǒng)在運行過程中參數(shù)變化及負載擾動等問題，深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設計的基本原則和方法，將滑模變結(jié)構(gòu)控制與矢量控制相結(jié)合，改進了基于趨近率的單段滑模面變結(jié)構(gòu)控制，設計了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結(jié)構(gòu)控制器。在Matlab/Simulink7．1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實驗系統(tǒng)平臺進行了詳盡的仿真和實驗研究。結(jié)果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求，滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠有效應用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標簽： 滑模變結(jié)構(gòu) 控制 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-18
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繼電保護裝置是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要裝置之一，近幾年來，隨著變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展及其在全國變電站的推廣，研究和開發(fā)集保護、測量、控制和通訊于一體的微機測控保護裝置已成為各國電力部門的普遍要求。 本文首先對研究丌發(fā)的35kV線路微機測控保護裝置的軟硬件做了簡述，介紹了本裝置所采用的保護算法，并給出了保護的流程圖和邏輯框圖。隨后介紹了我國變電站自動化通信系統(tǒng)中正在應用的幾種常用電力遠動規(guī)約，詳細介紹了目前使用比較廣泛的繼電保護通信規(guī)約IEC 60870-5-103，對規(guī)約的應用層功能、鏈路傳輸規(guī)則、103規(guī)約三層參考模型及通訊幀格式進行了詳細的分析，并給出了103規(guī)約在35kV線路微機測控保護裝置上的實現(xiàn)，上位機軟件基于Visual C++6.0編程，采用SQLServer作為數(shù)據(jù)庫服務器軟件。 最后，本文對裝置進行了專業(yè)測試，測試結(jié)果表明，本裝置能實現(xiàn)基本的保護功能以及實現(xiàn)遙控、遙信、遙測等通信功能，與傳統(tǒng)微機保護裝置相對比本裝置具有測量精度高、動作迅速可靠、可以進行遠程通信等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-04-24
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新型8 通道24 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1216 及其應用
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，由于能源危機和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動態(tài)性能好壞，直接決定汽車動力系統(tǒng)的響應速度。本文主要致力于對DC/DC變換器在不同控制策略下的動態(tài)性能進行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時域的動態(tài)性能指標以及二者之間的關(guān)系。當系統(tǒng)受到外部干擾較小時，采用頻域分析方法，對Buck和Boost變換器進行了小信號建模，并對其在不同線性補償網(wǎng)絡控制作用下的動態(tài)性能進行對比分析。當系統(tǒng)受到較大干擾時，采用時域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號建模方法，并對PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng)，應用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對這一問題，引入了模糊—PI控制，將其應用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細介紹了模糊-PI控制器的設計過程，并對設計的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進行建模與仿真。最后，通過實驗對比驗證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動態(tài)性能最好的控制策略之一，可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關(guān)知識，推導了其應用于Buck和Boost變換器的理論基礎。設計出針對不同被控對象和工作狀態(tài)的控制策略，對每種控制策略通過仿真分析驗證其有效性。就滑模控制存在的靜差問題、抖振問題和變頻問題均提出了行之有效的解決方案。快速響應特性
上傳時間： 2013-08-01
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選相控制開關(guān)又稱同步開關(guān)或相控開關(guān)，其實質(zhì)就是控制開關(guān)在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘，以主動消除開關(guān)過程所產(chǎn)生的涌流和過電壓等電磁暫態(tài)效應，提高開關(guān)的開斷能力。本論文首先分析了提高斷路器可靠性的途徑，介紹了相控開關(guān)的研究意義及其優(yōu)點；相控開關(guān)的基本原理和分合閘操作過程，為同步開關(guān)選相控制器的設計提供了理論依據(jù)。 永磁操動機構(gòu)是近幾年正在發(fā)展的一種新型操動機構(gòu)，它利用永久磁鐵產(chǎn)生的磁力將真空斷路器保持在分合閘位置，而無需任何傳統(tǒng)機械脫扣鎖扣裝置。它機構(gòu)零部件少，結(jié)構(gòu)簡單，使斷路器動作的可靠性大大提高。二次控制回路采用電子控制模塊，動作迅速并可以實現(xiàn)精確時間控制，采用開關(guān)電源輸入范圍寬，輸入輸出用光耦隔離，功耗低，極大地提高了可靠性，使永磁機構(gòu)真空斷路器成為真正意義的免維護智能化斷路器。單線圈永磁機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、體積小，在中壓領(lǐng)域得到越來越廣泛的應用。相控真空開關(guān)采用三相獨立操動的單線圈永磁機構(gòu)，其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲能大容量電容器，通過多次的測試結(jié)果表明單線圈永磁機構(gòu)能很好地滿足相控開關(guān)的要求，是相控開關(guān)的理想選擇。 本文詳細介紹了以Mega16為控制核心的單線圈永磁機構(gòu)智能控制器，這種控制系統(tǒng)集保護、控制、開關(guān)量監(jiān)測等功能于一體。可實現(xiàn)對電容電壓實時顯示，具有過電流速斷保護、過電壓和欠電壓保護、閉鎖以及報警等功能。 通過相關(guān)試驗測試，表明本系統(tǒng)已經(jīng)初步達到了設計所要達到的預期效果，為以后的研究以及同步控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗和參考。
標簽： 單線圈 永磁機構(gòu) 開關(guān)控制器
上傳時間： 2013-07-02
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多電平逆變器中每個功率器件承受的電壓相對較低，因此可以用低耐壓功率器件實現(xiàn)高壓大容量逆變器，且采用多電平變換技術(shù)可以顯著提高逆變器輸出電壓的質(zhì)量指標。因此，隨著功率器件的不斷發(fā)展，采用多電平變換技術(shù)將成為實現(xiàn)高壓大容量逆變器的重要途徑和方法。本文選取其中一種極具優(yōu)勢的多電平拓撲結(jié)構(gòu)一級聯(lián)多電平變頻器作為研究對象，完成了其拓撲結(jié)構(gòu)、控制策略及測控系統(tǒng)的設計。 @@ 首先，對多電平變頻器的研究意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了分析，比較了三種成熟拓撲結(jié)構(gòu)的特點，得出了級聯(lián)型多電平變頻器的優(yōu)點，從而將其作為研究對象。對比分析了四種調(diào)制策略，確定載波移相二重化的調(diào)制方法和恒壓頻比的控制策略，進行數(shù)學分析和理論仿真，得出了選擇的正確性及可行性。并指出了級聯(lián)單元個數(shù)與載波移相角的關(guān)系和調(diào)制比對輸出電壓的影響；完成了級聯(lián)變頻器數(shù)學模型的建立和死區(qū)效應的分析。 @@ 其次，完成了相關(guān)硬件的設計，包括DSP、CPLD、IPM的選型，系統(tǒng)電源的設計、檢測(轉(zhuǎn)速、電流、電壓、故障)電路的設計、通信電路的設計等。用Labwindows/CVI實現(xiàn)了上位機界面的編寫，實現(xiàn)了開關(guān)機、設定轉(zhuǎn)速、通信配置、電壓電流轉(zhuǎn)速檢測、電流軟件濾波、諧波分析。編寫了下位機DSP的串口通信、AD轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速檢測(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后，在實驗臺上完成硬件和軟件的調(diào)試，成功的實現(xiàn)了變頻器載波移相SPWM的多電平輸出，并驅(qū)動異步電機進行了空載變頻試驗，測控界面能準確的與下位機進行通信，快捷的給定各種控制命令，并能實時的顯示變頻器的輸出頻率、輸出電壓和輸出電流，為實驗調(diào)試增加了方便性，提高了工作效率。 @@關(guān)鍵詞：級聯(lián)多電平逆變器；載波移相；IPM；DSP；Labwindows/CVI；測控界面
標簽： 級聯(lián) 電平變頻器 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著功率開關(guān)器件的進步，大量的電力電子變流裝置在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域獲得了廣泛應用，但是這些變流裝置大部分都需要整流環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的不控整流或相控整流存在網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低、電流畸變嚴重等缺點。PWM整流器可實現(xiàn)正弦的網(wǎng)側(cè)電流、單位或可調(diào)的功率因數(shù)、能量的雙向流動，是一種真正意義上的“綠色環(huán)保”電力電子裝置。PWM整流器可分為電壓型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier，VSR)和電流型PWM整流器(Current—SourceRectifier，CSR)。CSR具有直接控制輸出電流、動態(tài)響應快、限流能力強等特點，在一些中、大功率應用場合，較之VSR，在經(jīng)濟和技術(shù)上更具優(yōu)勢。 本文針對電網(wǎng)電壓平衡、不平衡情況、多模塊直接并聯(lián)幾個方面，對三相CSR及其控制策略展開了深入研究，論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1、在電網(wǎng)電壓平衡情況下，提出了三相CSR的直流電流非線性解耦控制策略和交流電流非線性解耦控制策略，實現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨立、解耦控制，獲得了線性的動態(tài)響應。直流電流非線性解耦控制策略是直流電流控制和網(wǎng)側(cè)無功電流控制并行的控制策略，具有較快的直流電流響應速度；交流電流非線性解耦控制策略是直流電流(或電壓)控制和網(wǎng)側(cè)電流控制級聯(lián)的控制策略，具有結(jié)構(gòu)簡單，便于獨立設計直流和交流控制器的特點。 2、考慮了電網(wǎng)電壓不平衡和濾波器參數(shù)三相不對稱的情況，提出了基于瞬時有功功率調(diào)節(jié)的三相CSR的不平衡補償策略，消除了直流電流脈動分量，實現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)可控的功率因數(shù)和正弦的交流電流；提出了基于滑模控制的交流電流控制策略，簡化了控制器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對網(wǎng)側(cè)電流的無差跟蹤。 3、建立了多模塊直接并聯(lián)CSR的環(huán)流模型；對任一并聯(lián)模塊，提出了總直流電流控制器外加2個均流控制器的直流側(cè)控制器結(jié)構(gòu)，保證了流過各模塊上、下橋臂的電流均相等，并且各模塊僅共享總直流電流控制器輸出信號，最大可能地保證了各模塊控制的獨立性。 4、建立了三相CSR實驗系統(tǒng)，進行了初步的實驗研究。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科學技術(shù)的發(fā)展，汽車結(jié)構(gòu)不斷完善，人們對汽車的性能更加關(guān)注。汽車本身是一個復雜的系統(tǒng)，在使用過程中，隨著行駛里程的增加和使用時間的延續(xù)，汽車技術(shù)狀況可能不斷惡化，需要定期進行檢測。汽車底盤測功機是一種不解體檢驗汽車性能的檢測設備，采用現(xiàn)代電測和計算機技術(shù)，模擬汽車在各種路面行駛阻力，使汽車的道路試驗項目移至室內(nèi)進行，減少室外環(huán)境變化對測試的影響，能夠很好的改善試驗人員的試驗環(huán)境和提高測試精度。 本文首先介紹了汽車底盤測功機的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，闡明了研究汽車底盤測功機測控系統(tǒng)的目的和意義，給出了汽車底盤測功機的結(jié)構(gòu)和工作原理，在詳細分析汽車道路上和底盤測功機上運行受力情況的基礎上，建立了測功機電模擬模型。采用電模擬阻力加載裝置，不僅省去了繁瑣的慣性飛輪裝置，簡化了底盤測功機的結(jié)構(gòu)，而且實現(xiàn)了慣性阻力的無級模擬。在系統(tǒng)硬件上，設計了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩信號的采集電路和前端信號處理電路，提高了采集數(shù)據(jù)的準確性，保證系統(tǒng)的精度，并給出了勵磁控制電路的設計與實現(xiàn)。在通訊上，設計CAN和USB互相轉(zhuǎn)化的接口電路，不僅實現(xiàn)上下位機之間的通訊，而且還突破了傳統(tǒng)底盤測功機上下位機通訊速率慢的瓶頸。在控制策略上，采用積分分離PID算法，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、勵磁電流和轉(zhuǎn)矩、勵磁電流的兩個雙閉環(huán)控制器，滿足了汽車底盤測功機不同運行狀況的需求。在軟件上，采用模塊化編程的思想，從而增強了程序的可移植性和靈活性。最后，構(gòu)建了實驗平臺，對系統(tǒng)進行了實驗研究，實驗結(jié)果表明：系統(tǒng)能滿足汽車性能測試的要求。
標簽： 汽車底盤 測功 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-12
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變頻器在各行各業(yè)中的各種設備上迅速普及應用，已成為當今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過程自動化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動技術(shù)進步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟和生活中普遍需要的新技術(shù)。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點，如開關(guān)損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設計高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對象的研究內(nèi)容： 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎上，結(jié)合數(shù)學模型，分析了共模電壓產(chǎn)生的原理、共模電流其影響和危害，給出了共模電壓和共模電流的關(guān)系。總結(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響，以及死區(qū)補償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設計包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動及保護電路以及反激式開關(guān)電源，對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數(shù)設計，是在PSPICE上仿真基礎上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關(guān)的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設計包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機啟動函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護中斷程序。在實現(xiàn)一般SVPWM的基礎上，根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補償算法，將這兩個對SVPWM進行改進的調(diào)制算法在硬件平臺上實現(xiàn)。 在硬件電路完成設計的各個階段，逐漸編制相應的控制程序，并進行調(diào)試，并完成整個程序的編制和調(diào)試。此外，還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關(guān)電源。整個系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機，并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法，效果良好，達到設計的目的； 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)引用到串級調(diào)速中來提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過建立電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路，重點分析了有源PFC技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后，系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計算公式和變化趨勢，對電動機功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動也進行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級調(diào)速時有所提升。鑒于電動機轉(zhuǎn)子側(cè)電勢頻率非常低，分析了有源PFC的具體實現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個單相有源PFC電路實現(xiàn)了繞線電動機轉(zhuǎn)子側(cè)的三相有源低頻PFC，得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺，所得結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-07-09
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