艦船、飛機(jī)、移動通訊、石油鉆井平臺等獨(dú)立系統(tǒng)中有許多交直流電力并存的場合，需要實(shí)現(xiàn)發(fā)供電系統(tǒng)的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品質(zhì)。常規(guī)的電勵磁發(fā)電機(jī)因?yàn)閹в须娝⑹构╇娤到y(tǒng)的運(yùn)行安全存在隱患，并且勵磁機(jī)的使用增加了電機(jī)的體積和損耗。為使系統(tǒng)節(jié)能高效，本文設(shè)計(jì)并制作了應(yīng)用于獨(dú)立交直流電力系統(tǒng)的交直流永磁同步發(fā)電機(jī)。永磁電機(jī)定子上帶有三套三相繞組，一套繞組用于提供交流電力，其余的兩套繞組相位互差30度電角度，接整流器為直流負(fù)載供電。文中對電機(jī)的設(shè)計(jì)以及電機(jī)的基本性能進(jìn)行探討。為了減小永磁發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率，在電機(jī)的交軸與電機(jī)的永磁磁極尾部之間加一軟磁材料，通過增加電機(jī)負(fù)載時(shí)的交軸電抗壓降，來改善電機(jī)的電壓調(diào)整率。 首先，針對永磁電機(jī)設(shè)計(jì)的特殊性，應(yīng)用二維有限元法計(jì)算電機(jī)的電磁場以確定電機(jī)的主要尺寸，并討論了不同軟磁材料尺寸對電機(jī)的影響。文中還根據(jù)電磁場的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用傅立葉級數(shù)計(jì)算了電機(jī)的空載感應(yīng)電動勢以用于預(yù)測電機(jī)的性能，使用能量攝動法計(jì)算了計(jì)及飽和、槽影響下的電機(jī)電感參數(shù)。考慮到永磁材料的溫度性能問題，應(yīng)用電磁場和溫度場耦合的方式計(jì)算了電機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫度場。 然后，為了了解永磁同步發(fā)電機(jī)的主要電磁關(guān)系，研究了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了考慮漏磁時(shí)具有三套互差一定電角度三相繞組的永磁發(fā)電機(jī)在dq0坐標(biāo)系下的方程，可以看到，在dq0坐標(biāo)系下電機(jī)的電感參數(shù)為常數(shù)。這樣，利用這個(gè)特性，在對電機(jī)運(yùn)行性能進(jìn)行研究時(shí)，可以得到簡化電磁方程。根據(jù)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的方程，得到了電機(jī)的向量圖。 因?yàn)閹в卸嗵桌@組的永磁電機(jī)中含有較多的諧波，而采用dq0坐標(biāo)系下的方程會忽略掉氣隙磁場中的諧波分量，為了對電機(jī)的仿真更加精確，電機(jī)仿真時(shí)采用電機(jī)在ABC坐標(biāo)系下的基本電磁方程。應(yīng)用Matlab/SimPowerSystems中的模塊搭建電機(jī)的仿真模型，永磁體的影響用感應(yīng)電動勢來表示。根據(jù)仿真結(jié)果與樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，兩者吻合良好。 另外，本文還設(shè)計(jì)了一臺電勵磁的交直流發(fā)電機(jī)，電磁設(shè)計(jì)結(jié)果表明，永磁電機(jī)在體積、重量、效率方面都很有優(yōu)勢。
標(biāo)簽： 交直流 永磁同步 發(fā)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁無刷直流電動機(jī)利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機(jī)械換相，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于永磁無刷直流電動機(jī)本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動，從而使電機(jī)運(yùn)行性能存在缺陷，限制了它在精密傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對如何減小和抑制自控式永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動這一問題，提出了一種混合控制策略：利用原有的六個(gè)離散位置信號，在三三導(dǎo)通控制策略的基礎(chǔ)上，融入矢量控制策略，使得電機(jī)在運(yùn)行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，來實(shí)現(xiàn)近似正弦波電流驅(qū)動，可以在不增加系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，較好地抑制電磁轉(zhuǎn)矩脈動，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其正確性，其主要內(nèi)容如下： 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動機(jī)的運(yùn)行原理，給出了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機(jī)及控制系統(tǒng)的仿真模型，并給出了仿真和實(shí)驗(yàn)波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，并對系統(tǒng)主電路、驅(qū)動模塊、電流檢測、過壓保護(hù)等電路作了詳細(xì)的介紹，對設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，搭建了整個(gè)系統(tǒng)的硬件平臺。 第四章介紹了常規(guī)的矢量控制技術(shù)，提出了一種混合控制策略的新方法：利用霍爾位置傳感器的六個(gè)位置信號，使得電機(jī)在運(yùn)行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，從而達(dá)到控制器簡單、轉(zhuǎn)矩脈動降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運(yùn)行性能。 第五章在前幾章分析的基礎(chǔ)上，完整給出了混合控制策略的軟件編程方法，并按照模塊化的思想，把軟件分成多個(gè)獨(dú)立模塊，并重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)啟動、轉(zhuǎn)速計(jì)算、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算、sinθ和cosθ的計(jì)算、PWM輸出等幾個(gè)部分，并給出實(shí)驗(yàn)波形驗(yàn)證其可行性。
標(biāo)簽： 直流無刷電機(jī) 方法研究 驅(qū)動
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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稀土永磁無刷直流電動機(jī)采用高磁能積的稀土永磁材料，同時(shí)采用電子換向技術(shù)去掉了電刷，使得它具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、體積小、質(zhì)量輕、損耗小、效率高、運(yùn)行特性優(yōu)良等特點(diǎn)，從而廣泛應(yīng)用于航空航天、精密儀器、工業(yè)控制等許多對電機(jī)運(yùn)行性能要求較高的場合。因此，對稀土永磁無刷直流電機(jī)的研究具有重要的意義。本文對稀土永磁無刷直流電動機(jī)設(shè)計(jì)方法和分析方法進(jìn)行了研究： 永磁電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中傳統(tǒng)的一般采用比較簡單的磁路法，用磁鋼工作圖計(jì)算靜態(tài)及動態(tài)的工作點(diǎn)，這顯然不能滿足精確性的要求。本文采用了場路結(jié)合的方法，首先利用磁路法對電機(jī)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后建立有限元分析模型對電機(jī)的參數(shù)和性能進(jìn)行精確分析，采用這樣的方法不但可以滿足精確性要求，同時(shí)可以縮短設(shè)計(jì)周期。 本文把有限元方法引入到了對電機(jī)性能影響較大的重要系數(shù)(如空載漏磁系數(shù)、電樞計(jì)算長度、計(jì)算極弧系數(shù)和氣隙系數(shù)等)及性能參數(shù)反電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電感的計(jì)算中。以電機(jī)內(nèi)磁場有限元分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)結(jié)果體現(xiàn)了較高的精確度；同時(shí)，由于在大功率、高轉(zhuǎn)速的永磁無刷直流電動機(jī)中，電流受漏感的影響從而改變了電機(jī)的性能，因此漏感的作用不容忽視。本文推導(dǎo)了稀土永磁無刷直流電動機(jī)漏電感計(jì)算的有限元方法，引入了電機(jī)等效電阻系數(shù)，并針對電磁轉(zhuǎn)矩脈動和齒槽轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)生的原因，給出了多種有效的抑制方法，使電機(jī)設(shè)計(jì)更為合理。最后介紹了電機(jī)測試平臺的搭建和具體的測試方法，以驗(yàn)證用戶關(guān)心的電機(jī)性能參數(shù)在電機(jī)設(shè)計(jì)中的正確性。
標(biāo)簽： 稀土 無刷直流電動機(jī) 設(shè)計(jì)與分析
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展及其在電子測控技術(shù)與儀器上的應(yīng)用，新的測控理論、方法、測控領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷的出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)沖破儀器的概念，電子測控儀器的功能和作用發(fā)生了質(zhì)的變化。在這種背景下，八十年代末美國成功開發(fā)了圖形化的計(jì)算機(jī)語言LabVIEW。 LabVIEW是美國NI公司實(shí)現(xiàn)虛擬儀器(VirtualInstrument-Ⅵ)技術(shù)的G語言。圖形化編程開發(fā)平臺的特點(diǎn)是基于通用計(jì)算機(jī)等標(biāo)準(zhǔn)軟硬件資源平臺，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建靈活、層次體系明晰、功能強(qiáng)大且人機(jī)界面友好的測控系統(tǒng)，因此在國內(nèi)外許多測控應(yīng)用中被廣泛采用，但目前用LabVIEW實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用大多是基于單機(jī)運(yùn)行的LabVIEW虛擬儀器程序。 本論文介紹了小型電站中多個(gè)任務(wù)的實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將人機(jī)交互、數(shù)據(jù)采集等任務(wù)和控制任務(wù)分別交由測試計(jì)算機(jī)和控制計(jì)算機(jī)完成。該測控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件是在LabVIEW平臺上開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了友好的人機(jī)交互，簡單直觀的現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控，安全可靠的故障處理措施等功能。這個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)對電機(jī)的多個(gè)開關(guān)量、模擬量、溫度信號、直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)等進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和控制。 本設(shè)計(jì)通過基于優(yōu)先級的設(shè)置和執(zhí)行系統(tǒng)的選擇，結(jié)合固定時(shí)間間隔調(diào)度和事件驅(qū)動機(jī)制，提出了基于LabVIEW平臺測控系統(tǒng)的兩級多任務(wù)調(diào)度策略。這些設(shè)計(jì)方案大大提高了測控系統(tǒng)的性能。按照軟件工程學(xué)的觀點(diǎn)對實(shí)時(shí)多任務(wù)測控系統(tǒng)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)；開發(fā)了操作簡單、界面友好、通用化程度高的測控系統(tǒng)。 本論文較全面系統(tǒng)深入地研究了LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)化功能。系統(tǒng)分析了LabVIEW的TCP/IP、DataSocket和RemotePanels三種網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制，詳細(xì)討論了每種機(jī)制的原理及功能特點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的LabVIEW程序。實(shí)現(xiàn)了基于局域網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程控制。 此外，為了結(jié)果查詢和數(shù)據(jù)分析，本課題還設(shè)計(jì)了用LabVIEW開發(fā)的數(shù)據(jù)庫。
標(biāo)簽： LabVIEW 多任務(wù) 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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隨著我國電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，高壓開關(guān)柜以其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)工作量小、適合于頻繁操作等特點(diǎn)，受到廣大用戶歡迎，并成為高壓開關(guān)向無油化發(fā)展的一大主流。近年來，隨著電力系統(tǒng)不斷向大容量、高電壓、小型化發(fā)展，40.5kV高壓開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中也得到普遍的采用。絕緣問題是電力設(shè)備穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的重要影響因素之一，并且絕緣也是高壓電器設(shè)備中的薄弱環(huán)節(jié)，高壓開關(guān)柜故障中很大一部分就是由于絕緣破壞而造成的。因此如何能夠合理的配置母線、真空斷路器及其它電器元件，得到較佳的絕緣配合和設(shè)計(jì)，達(dá)到具有高度可靠的絕緣性能，保證高壓開關(guān)柜在配電系統(tǒng)中安全運(yùn)行，且有較小的安裝空間，是開關(guān)柜設(shè)計(jì)中一個(gè)值得研究的重要問題。 在計(jì)算機(jī)模擬電場分布的求解中，有限元方法以其剖分簡便易行、可適用于多種介質(zhì)和較高的計(jì)算效率，已成為電磁場問題求解的主要方法之一。ANSYS是有限元計(jì)算方法的代表軟件，通過對模型特征參數(shù)化，使用用戶參數(shù)化設(shè)計(jì)語言(APDL)，可以進(jìn)一步提高分析效率，使得整個(gè)分析過程自動、通用。 本文從實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)入手，根據(jù)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了三維電場數(shù)值計(jì)算模型，在滿足技術(shù)條件要求的基礎(chǔ)上，通過采用電場的數(shù)值仿真分析及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，描述了40．5kv高壓開關(guān)柜配電系統(tǒng)接地開關(guān)相間及接地柜中全場域電場分布情況，確定了接地開關(guān)在不同情況下的電場分布、變化情況，通過理論的計(jì)算和分析，對產(chǎn)品的絕緣進(jìn)行了校核與驗(yàn)證，進(jìn)而得到合理的布置結(jié)構(gòu)和達(dá)到最佳的絕緣配合，為實(shí)際產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
標(biāo)簽： 高壓開關(guān)柜 電場 分
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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微型燃微型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組由渦輪機(jī)、壓縮機(jī)、燃燒室、回?zé)崞鳌⑤S承、高速發(fā)電機(jī)、電力變換系統(tǒng)、噴油系統(tǒng)等部分組成。它是一種環(huán)保型發(fā)電裝置，它可用作常規(guī)機(jī)組或緊急備用電源，也可以用于分布式發(fā)電及冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)、汽車混合動力系統(tǒng)和微型燃機(jī)-燃料電池聯(lián)合系統(tǒng)等領(lǐng)域。因此，研究這種動力裝置具有很重要的實(shí)用意義。 本文在分析了微型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組及其控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)能保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證機(jī)組在任何情況下，不發(fā)生超溫、超轉(zhuǎn)現(xiàn)象。同時(shí)應(yīng)考慮機(jī)組從點(diǎn)火、加速、直至額定運(yùn)行過程中，使機(jī)組能夠充分預(yù)熱，以降低對機(jī)組的熱沖擊，提高機(jī)組壽命。機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到95％額定轉(zhuǎn)速后投入按額定轉(zhuǎn)速控制的閉環(huán)控制，保證發(fā)電機(jī)輸出電壓和電力輸出單元穩(wěn)定工作。當(dāng)發(fā)生一般性故障(按給定列表)且為無人職守狀態(tài)時(shí)，機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)正常停車：當(dāng)機(jī)組發(fā)生一般性故障且為有人職守時(shí)，機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警。當(dāng)機(jī)組發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警并緊急停車。同時(shí)還應(yīng)考慮設(shè)置機(jī)組調(diào)試時(shí)所需的與其它通信的數(shù)據(jù)接口。提出了微型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 根據(jù)確定的方案和工程實(shí)際要求，完成了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件和軟件的設(shè)計(jì)。以西門子S7-300PLC及相關(guān)的開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊作為發(fā)電機(jī)組的中心控制單元。完成了各PLC模塊硬件連接電路的設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)供電電路的設(shè)計(jì)，并完成了微型燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的起動控制、檢測報(bào)警及停車控制的軟件設(shè)計(jì)。編程采用梯形圖語言，使程序更具可讀性。 本文采用德國西門子S7-300PLC及配套的I/0卡件作為微型燃機(jī)控制系統(tǒng)的主控制器；選用沈陽工業(yè)大學(xué)研制的全自動浮動式充電器作為電機(jī)的啟動直流電源；采用啟停自鎖邏輯解決了在停車后徹底切斷電瓶負(fù)載的問題。
標(biāo)簽： PLC 發(fā)電機(jī)組 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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直流偏磁是變壓器的一種非正常工作狀態(tài)，是指在變壓器的勵磁電流中出現(xiàn)了直流分量。在直流輸電系統(tǒng)中，由于換流站的工作特性，有直流電流分量流過換流變壓器的繞組，產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象，這一現(xiàn)象將對換流變壓器的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響，如勵磁電流發(fā)生畸變、變壓器鐵心損耗增加及鐵心高度飽和引起的漏磁通增加。因此，從電磁場的角度分析這一現(xiàn)象是必要的。 由于鐵磁材料的非線性，不能應(yīng)用疊加原理分析直流偏磁時(shí)的勵磁情況。為此，本文應(yīng)用了二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法，借助大型有限元分析軟件Ansoft，定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器空載運(yùn)行狀態(tài)下的勵磁電流波形情況，結(jié)果表明，直流偏磁使鐵心中的磁通密度發(fā)生偏移，對應(yīng)的勵磁電流波形呈現(xiàn)正負(fù)半波極不對稱的形狀，并且直流偏磁量越大勵磁電流的畸變越嚴(yán)重。 在求出直流偏磁量與勵磁電流峰值關(guān)系的基礎(chǔ)上，應(yīng)用一種基于鐵心空載損耗數(shù)據(jù)的方法，定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器鐵心損耗情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁電流的增加，鐵心損耗也會隨之增加，這會導(dǎo)致鐵心溫升上升，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致鐵心局部過熱，影響變壓器的正常運(yùn)行。 在漏磁場分析中，討論了變壓器漏磁場的類型和作用，經(jīng)過合理簡化，建立了換流變壓器二維漏磁場計(jì)算模型，應(yīng)用二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法，分析了不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器漏磁場分布情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁量的增加，不同位置處漏磁場分量的變化規(guī)律基本不變，但漏磁在增加，且不同位置漏磁分量增加的速率不同。
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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電力變壓器是電力系統(tǒng)中及其重要的電氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。變壓器長期在電網(wǎng)中運(yùn)行會發(fā)生各種故障和事故，一旦遭到破壞，損失巨大。通過預(yù)防性試驗(yàn)和油中溶解氣體的氣相色譜分析結(jié)果判斷變壓器的絕緣狀況，對防止事故的發(fā)生有很大作用，但定期的預(yù)防性試驗(yàn)可能出現(xiàn)過多的維修和不必要的停機(jī)，又不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障；而變壓器在線監(jiān)測可以及早發(fā)現(xiàn)變壓器故障，避免事故的發(fā)生，而且可以降低維護(hù)成本。 變壓器中最常發(fā)生故障的部位是繞組，它的損壞率約占整個(gè)變壓器故障的60％～70％。診斷繞組變形的方法中，頻率響應(yīng)法、阻抗分析法、低壓脈沖法雖然有可取之處，但是都屬于離線方法，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的故障，不適于在線測量；通過實(shí)時(shí)計(jì)算變壓器繞組短路電抗來在線診斷變壓器故障是一種有效的在線監(jiān)測方法。 本文根據(jù)變壓器繞組的短路電抗在正常運(yùn)行時(shí)不發(fā)生變化，而在變壓器內(nèi)部故障時(shí)要發(fā)生變化的特性，應(yīng)用辯識理論，利用變壓器三相電壓、電流的測量值來辨識繞組的短路電抗。把辨識結(jié)果對比正常時(shí)的三相繞組的短路電抗，可以發(fā)現(xiàn)繞組是否異常及故障發(fā)生的部位，保證變壓器元件得到及時(shí)更換，防止變壓器非正常退出運(yùn)行。 本文采用傅立葉算法來計(jì)算變壓器三相電壓、電流采樣信號的基波分量的幅值與相角，實(shí)現(xiàn)變壓器繞組的參數(shù)辨識，此時(shí)并沒有考慮衰減直流分量。經(jīng)過分析，當(dāng)采樣信號中存在衰減直流分量時(shí)傅立葉算法就會產(chǎn)生誤差，而遞推最小二乘法和卡爾曼濾波效果很好。 最后本文介紹了變壓器繞組參數(shù)辨識的實(shí)際應(yīng)用與誤差分析，分析了系統(tǒng)中軟件、硬件方面的問題對測量短路電抗造成的影響；以及參數(shù)辨識的軟件設(shè)計(jì)和運(yùn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證了方案的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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永磁無刷直流電動機(jī)具有慣量小、控制簡單、動態(tài)性能好等優(yōu)良特性，因此在航天、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無刷直流電機(jī)在國外已經(jīng)成功應(yīng)用于對系統(tǒng)要求較高的場合，近年來在國內(nèi)也引起了廣泛的興趣。本課題針對輪式機(jī)器人，設(shè)計(jì)了無刷直流電動機(jī)并設(shè)計(jì)相應(yīng)控制系統(tǒng)。 首先，本課題分析了機(jī)器人用無刷直流電動機(jī)的組成結(jié)構(gòu)、繞組連接，并對三相無刷直流電動機(jī)星角接工作方式進(jìn)行比較，按照無刷直流電動機(jī)兩種模式運(yùn)行、多極分?jǐn)?shù)槽等特點(diǎn)進(jìn)行局部設(shè)計(jì)。最終以爬坡時(shí)狀態(tài)為參考，經(jīng)過多次計(jì)算得到無刷直流電動機(jī)的初始設(shè)計(jì)方案。 其次，為了提高設(shè)計(jì)的可靠性及設(shè)計(jì)成本，本課題用MaxwellRMxprt和Maxwell 2D有限元分析軟件來對所設(shè)計(jì)的電磁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。應(yīng)用Maxwell 2D軟件進(jìn)一步對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和校驗(yàn)，以校核仿真結(jié)果參數(shù)能否與設(shè)計(jì)方案相吻合。 最后設(shè)計(jì)了無刷直流電動機(jī)的PIC單片機(jī)控制系統(tǒng)并對無刷直流電動機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)仿真。控制系統(tǒng)CPU采用PIC16F877單片機(jī)，它能夠提供最佳的性能價(jià)格比。系統(tǒng)采用IGBT 專用柵極驅(qū)動集成電路IR2130，來控制系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)仿真采用MATLAB/SIMULINK軟件，檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)電機(jī)在系統(tǒng)中的性能。 結(jié)論，本課題主要包括五部分：無刷直流電動機(jī)繞組連接分析，初始數(shù)據(jù)方案設(shè)計(jì)，Maxwell對電磁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)PIC單片機(jī)控制系統(tǒng)，應(yīng)用MATLAB對電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。通過這五部，本文完成了輪式機(jī)器人用無刷直流電動機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)及相應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： 輪式機(jī)器人 無刷直流電動機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
上傳用戶：long14578
無刷直流電機(jī)(BLDCM)是隨著電機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機(jī)。它是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。無刷直流電機(jī)具有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列特點(diǎn)，又具有直流電機(jī)的運(yùn)行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在很多場合有廣泛的應(yīng)用前景，成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。無刷直流電機(jī)傳統(tǒng)的理論部分分析和設(shè)計(jì)方法已經(jīng)比較成熟，因此對無刷直流電機(jī)控制策略的研究就顯得十分重要。 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)至今仍被廣泛應(yīng)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。但在工業(yè)上有許多無法建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜控制對象和非線性控制對象，若采用傳統(tǒng)的PID進(jìn)行控制的話，那么很難獲得比較理想的控制效果。 對于無刷直流電機(jī)而言，它是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無法得到很理想的控制性能指標(biāo)。基于以上原因，本文以無刷直流電機(jī)為控制對象，通過分析無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于無刷直流電機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器。 在MATLAB平臺上，先利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器，給出相應(yīng)的控制算法，對典型的參數(shù)時(shí)變非線性系統(tǒng)的控制進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，同傳統(tǒng)PID控制器相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對模型、環(huán)境具有較好的適應(yīng)能力與較強(qiáng)的魯棒性，有效的改善了系統(tǒng)的控制結(jié)果，達(dá)到了預(yù)期的目的。隨后利用SIMULNK建立了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型。分別采用普通PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對電機(jī)的不同運(yùn)行狀況進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的正確性，并證明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)越性。
標(biāo)簽： PID BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 無刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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