隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及新的電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速性能日益提高。變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使交流調(diào)速系統(tǒng)有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢(shì)。但是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展要求交流變頻調(diào)速系統(tǒng)具有更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度，一般的通用變頻器已經(jīng)不能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，而交流電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)能夠很好的滿足這個(gè)要求。矢量控制(Field Oriented Control)，能夠?qū)崿F(xiàn)交流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的快速控制，本文對(duì)三相交流異步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析，以高性能數(shù)字信號(hào)處理器為硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)了基于DSP的三相交流異步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)，并分析了逆變器死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了逆變器死區(qū)的補(bǔ)償。 本文介紹了交流調(diào)速及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速的方案以及國(guó)內(nèi)外對(duì)矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并利用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的方法，對(duì)該模型進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器，以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)電流量的有效解耦，得到定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量。仿照直流電機(jī)的控制方法，設(shè)計(jì)了矢量控制算法的電流與速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了矢量控制算法，論述了電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)的原理和方法，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。最后對(duì)逆變器的死區(qū)進(jìn)行了補(bǔ)償。 實(shí)驗(yàn)表明基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制(FOC)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電流解耦方便，動(dòng)態(tài)性能好，精度較高，能夠基本滿足現(xiàn)代交流電機(jī)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和速度要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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電壓源型PWM逆變器在當(dāng)前的工業(yè)控制中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在其應(yīng)用領(lǐng)域中，交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制是其很重要的組成部分。在PWM逆變器的控制過(guò)程中，設(shè)置死區(qū)是為了避免逆變器的同一橋臂的兩個(gè)功率開關(guān)器件發(fā)生直通短路。盡管死區(qū)時(shí)間很短，然而當(dāng)開關(guān)頻率很高或輸出電壓很低時(shí)，死區(qū)將使逆變器輸出電壓波形發(fā)生很大畸變，進(jìn)而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的電流發(fā)生畸變，電機(jī)附加損耗增加，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)加大，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的控制性能降低，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，需要對(duì)逆變器的死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償。本文針對(duì)連續(xù)空間矢量調(diào)制提出了一種改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法；針對(duì)斷續(xù)空間矢量調(diào)制提出了通過(guò)改變空間矢量作用時(shí)間，來(lái)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖寬度的補(bǔ)償方法，并對(duì)這兩種方法進(jìn)行了理論分析和仿真研究。 本文首先詳細(xì)分析了死區(qū)時(shí)間對(duì)逆變器輸出電壓和電流的影響，以及功率開關(guān)器件寄生電容對(duì)輸出電壓的影響。其次對(duì)已提出的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法進(jìn)行了理論分析，該方法先計(jì)算出補(bǔ)償電壓，再對(duì)由零電流鉗位現(xiàn)象引起的補(bǔ)償電壓極性錯(cuò)誤進(jìn)行校正，極性校正的參考量為d軸補(bǔ)償電壓的幅值，然而補(bǔ)償電壓的大小隨電流的變化而變化，因此該方法存在電壓極性校正時(shí)參考量為變化量的缺點(diǎn)，而且該方法只適用于id=0的控制方式，適用性較差。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的補(bǔ)償方法，改進(jìn)后的方法是先對(duì)由零電流鉗位現(xiàn)象引起的電流極性錯(cuò)誤進(jìn)行校正，然后再計(jì)算補(bǔ)償電壓的大小，電流極性校正時(shí)的參考量為三相電流極性函數(shù)轉(zhuǎn)化到γ-坐標(biāo)系的函數(shù)sγ的幅值，sγ的幅值與補(bǔ)償電壓大小無(wú)關(guān)為恒定值，而且適用于任何控制方式，適應(yīng)性強(qiáng)。再次把改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法應(yīng)用到PMSM矢量控制系統(tǒng)中，采用MATLAB和Pspice兩種方法進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的有效性。對(duì)兩種仿真結(jié)果的對(duì)比分析，表明PSpice模型能更好的模擬逆變器的非線性特性。 最后，文章分析了連續(xù)空間矢量調(diào)制和斷續(xù)空間矢量調(diào)制的輸出波形的區(qū)別和死區(qū)對(duì)兩種波形影響的不同。針對(duì)DSP芯片TMS320LF2407A硬件產(chǎn)生的斷續(xù)SVPWM波，提出了根據(jù)電壓矢量和電流矢量的相位關(guān)系，通過(guò)改變空間矢量作用時(shí)間，來(lái)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖寬度，對(duì)其進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)姆椒ā＝o出了基本空間矢量作用時(shí)間調(diào)整的實(shí)現(xiàn)方法，并建立了MATLAB仿真模型，進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的正確性和有效性。
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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本文首先簡(jiǎn)述了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展和研究重點(diǎn)，介紹了異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的不同控制策略，詳細(xì)論述了異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的基本原理：異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換、矢量控制的基本方程式、轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)方法、矢量控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等，并重點(diǎn)分析了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的基本原理、控制算法以及在TMS320LF2407中的實(shí)現(xiàn)方法。 從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，本文設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套以DSP芯片TMS320LF2407為核心的有速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，并給出了硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)的功率電路采用電壓型的交-直-交變壓變頻結(jié)構(gòu)，由整流電路、濾波電路及智能功率模塊IPM(PM15RSH120)逆變電路構(gòu)成；控制電路以DSP芯片TMS320LF2407為核心，加上PWM信號(hào)發(fā)生電路、定子電流檢測(cè)電路、直流母線電壓檢測(cè)電路、智能功率模塊驅(qū)動(dòng)電路、速度檢測(cè)電路、系統(tǒng)保護(hù)電路等，構(gòu)成了功能齊全的異步電機(jī)全數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)。 在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)無(wú)速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了有益的探索。提出了改進(jìn)的電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型，消除了電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型中純積分環(huán)節(jié)所固有的漂移問(wèn)題和積累誤差對(duì)實(shí)際系統(tǒng)性能的影響。在傳統(tǒng)型參考自適應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)中原有的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用一個(gè)具有在線學(xué)習(xí)能力的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代，提出一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)方法，并給出了速度估計(jì)器的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法。最后對(duì)基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)速估計(jì)的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的性能。
標(biāo)簽： 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 異步電機(jī) 轉(zhuǎn)速
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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電動(dòng)車是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛，電動(dòng)車無(wú)內(nèi)燃機(jī)汽車工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈是十分有益的，幾乎是“零污染”。電動(dòng)汽車的研究表明，其能源效率已超過(guò)汽油機(jī)汽車。特別是在景區(qū)運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車更加適宜。電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，本文主要設(shè)計(jì)的是電動(dòng)游覽車用異步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。 本文設(shè)計(jì)了以IGBT作為開關(guān)元器件的主電路結(jié)構(gòu)，通過(guò)多次改進(jìn)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)采用了具有硬件互鎖功能的驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)一步提高了主電路的可靠性。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407A芯片為系統(tǒng)控制核心，設(shè)計(jì)了控制電路以及保護(hù)電路；編寫了以矢量控制作為核心算法、空間電壓矢量控制作為PWM控制方式的控制程序。通過(guò)研究單神經(jīng)元矢量控制的原理，進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了單神經(jīng)元矢量控制具有更好的快速性、魯棒性和自適應(yīng)性。 通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)裝車調(diào)試證明，本文設(shè)計(jì)的異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可靠性高，動(dòng)態(tài)性能良好，控制簡(jiǎn)單，適合在蓄電池供電的逆變器應(yīng)用場(chǎng)合(電動(dòng)車)。
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 矢量控制 電動(dòng)車
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能受到了廣泛應(yīng)用。采用SVPWM逆變器的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速參考值變化或者負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的動(dòng)態(tài)情況下，參考電壓矢量可能會(huì)超出基本空間矢量構(gòu)成的正六邊形，此時(shí)便出現(xiàn)動(dòng)態(tài)過(guò)調(diào)制，需要用過(guò)調(diào)制策略將超出的電壓矢量重新限定在正六邊形邊界內(nèi)。不同的過(guò)調(diào)制策略會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)不同的動(dòng)態(tài)性能，本文在對(duì)過(guò)調(diào)制策略進(jìn)行完善的基礎(chǔ)上，針對(duì)三種過(guò)調(diào)制策略對(duì)交流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響進(jìn)行了研究，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了理論分析與探討。 @@ 本文首先以三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)方程為基礎(chǔ)，按照轉(zhuǎn)子磁鏈定向，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器，完成了勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦，并構(gòu)建了基于SVPWM的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型。在矢量控制中，電流控制對(duì)系統(tǒng)性能具有重要影響。為了改善系統(tǒng)性能，所設(shè)計(jì)的矢量控制系統(tǒng)采用了同步電流控制，并對(duì)反電勢(shì)進(jìn)行了前饋補(bǔ)償。 @@ 在分析了現(xiàn)有的三種過(guò)調(diào)制策略之后，對(duì)過(guò)調(diào)制策略進(jìn)行了完善，并構(gòu)建了異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的過(guò)調(diào)制仿真模型。過(guò)調(diào)制中，當(dāng)原參考電壓矢量位于正六邊形中任意兩個(gè)扇區(qū)交界附近時(shí)，過(guò)調(diào)制策略2和3所得到的新電壓矢量仍會(huì)超出正六邊形邊界，過(guò)調(diào)制算法不再適用于此區(qū)域。針對(duì)以上不足，本文對(duì)過(guò)調(diào)制策略2和3進(jìn)行了完善，使過(guò)調(diào)制算法適用于所有區(qū)域。采用完善后的過(guò)調(diào)制策略對(duì)轉(zhuǎn)速參考值變化和負(fù)載轉(zhuǎn)矩參考值變化的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)在加速與加載的條件下，過(guò)調(diào)制策略2的動(dòng)態(tài)性能好于過(guò)調(diào)制策略1，而過(guò)調(diào)制策略3的動(dòng)態(tài)性能最佳，具有最小的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，暫態(tài)性能優(yōu)良；在減載的條件下，過(guò)調(diào)制策略1和2能夠很快的進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但是過(guò)調(diào)制策略3卻出現(xiàn)問(wèn)題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，說(shuō)明此策略具有一定的局限性。 @@ 本文深入探討了三種過(guò)調(diào)制策略導(dǎo)致不同動(dòng)態(tài)性能的內(nèi)在機(jī)理，通過(guò)對(duì)三種過(guò)調(diào)制策略中電壓矢量的幅值和相位進(jìn)行分析，理論上解釋了出現(xiàn)不同動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的原因。出現(xiàn)過(guò)調(diào)制時(shí)，過(guò)調(diào)制策略2中新電壓矢量的幅值總是大于過(guò)調(diào)制策略1中新電壓矢量的幅值，所以動(dòng)態(tài)性能更好。在加速和加 載條件下，過(guò)調(diào)制策略3中新電壓矢量的相位總是超前于過(guò)調(diào)制策略1和2中新電壓矢量的相位，因此可以獲得更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，暫態(tài)性能更佳。但是在減載條件下，過(guò)調(diào)制策略3中新電壓矢量與原電壓矢量間的相位關(guān)系處于無(wú)規(guī)律的超前滯后狀態(tài)，導(dǎo)致過(guò)調(diào)制策略3出現(xiàn)問(wèn)題，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，說(shuō)明此過(guò)調(diào)制策略有其不足之處，有待于改進(jìn)。@@關(guān)鍵詞：SVPWM；矢量控制；過(guò)調(diào)制；動(dòng)態(tài)性能
標(biāo)簽： SVPWM 逆變器 過(guò)調(diào)制
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的電力電子裝置被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，給電網(wǎng)注入了不可忽視的無(wú)功以及諧波電流。 本文首先介紹了諧波的概念和諧波的危害，闡述了諧波問(wèn)題研究的必要性和緊迫性，并對(duì)諧波抑制的方法作了簡(jiǎn)單的介紹。并在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)有源濾波器和無(wú)源濾波器各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及有源濾波器裝置的結(jié)構(gòu)、原理的分析，提出了基于DSP控制器的三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器裝置的設(shè)計(jì)方案。 并聯(lián)有源電力濾波器主電路設(shè)計(jì)是核心環(huán)節(jié)之一。本文在三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)采用空間矢量調(diào)制的有源電力濾波器的工作過(guò)程的研究和分析，揭示了主電路各參數(shù)之間的相互關(guān)系。根據(jù)瞬態(tài)電流跟蹤指標(biāo)的要求推導(dǎo)出并聯(lián)APF輸出電感的估算公式。基于對(duì)電流跟蹤誤差矢量的度量，推導(dǎo)出直流側(cè)電容電壓臨界值表達(dá)式。詳細(xì)介紹了輸出濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。 實(shí)時(shí)、高精度的諧波檢測(cè)是有源電力濾波器的重要部分。本文詳細(xì)地介紹了瞬時(shí)無(wú)功功率理論，選擇檢測(cè)負(fù)載電流的方式以提取諧波。提出了用滑窗迭代作為低通濾波的數(shù)字算法，以快速分離負(fù)載電流中的基波分量得到諧波指令。以全數(shù)字控制為重點(diǎn)，對(duì)電流環(huán)的數(shù)字控制方式，包括數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)做出了比較詳細(xì)的分析。 本文用MATLAB/SIMULINK中的電力系統(tǒng)模塊對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真研究。仿真結(jié)果表明這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有源電力濾波器對(duì)電力系統(tǒng)中的諧波抑制具有較好的效果。 在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于TMS320LF2407A控制的并聯(lián)型電力有源濾波器，對(duì)其控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。研制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，對(duì)并聯(lián)型電力有源濾波器進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)(DTC)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù)，它采用空間矢量分析的方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算并控制異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，采用定子磁場(chǎng)定向，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，從而能夠快速而準(zhǔn)確地控制異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。目前在高速離心機(jī)行業(yè)，普遍采用通用型變頻器，其通用性好，但參數(shù)較多，價(jià)格較貴，為了降低成本增強(qiáng)控制性能，本文利用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略設(shè)計(jì)并制作了針對(duì)高速離心機(jī)的專用變頻器。 本文介紹了異步電動(dòng)機(jī)和逆變器的基本數(shù)學(xué)模型，分析了異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，以及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本組成，對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系統(tǒng)，介紹了仿真模型的各組成部分，包括3/2變換、定子磁鏈、電機(jī)轉(zhuǎn)矩觀測(cè)模型、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器、扇區(qū)判斷、開關(guān)表選擇等，給出了系統(tǒng)加減負(fù)載和加減轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果，仿真結(jié)果表明了其磁鏈軌跡近似為圓形，系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，同時(shí)證明了建立的轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測(cè)模型以及控制算法的正確性和可行性。根據(jù)仿真實(shí)現(xiàn)方法以及結(jié)果的指導(dǎo)，設(shè)計(jì)并制作了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路，包括主電路(單相整流、濾波、制動(dòng)電路、啟動(dòng)限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅(qū)動(dòng)隔離放大、采樣)并對(duì)各器件進(jìn)行選型，給出了硬件各部分電路圖；最后介紹了系統(tǒng)的軟件流程以及各模塊的程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)的軟件部分采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了定子相電流的采樣、定子相電壓的計(jì)算、定子磁鏈的計(jì)算和開關(guān)信號(hào)的輸出等功能。在分別對(duì)硬件和軟件各部分進(jìn)行調(diào)試后，進(jìn)行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，以TMS320F2808作為控制器，在一臺(tái)功率為1.5KW的交流異步電機(jī)上實(shí)現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制。
標(biāo)簽： 直接轉(zhuǎn)矩控制 變頻器
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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近年來(lái)，多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應(yīng)用，而其控制策略和電路拓?fù)涞纫殉蔀榱搜芯繜狳c(diǎn)。相對(duì)傳統(tǒng)的兩電平逆變器，它具有效率高動(dòng)態(tài)性能好，對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的諧波少，適合高壓大容量等優(yōu)點(diǎn)。但隨著電平數(shù)的增加，基本控制算法越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)還存在中點(diǎn)電壓不平衡等問(wèn)題。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于多電平逆變器不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件控制電路，提高了系統(tǒng)性能，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對(duì)象，首先介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)三電平逆變器的電路方程進(jìn)行了深入的分析，在開關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了三電平逆變器的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對(duì)空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法進(jìn)行了改進(jìn)，并詳細(xì)推導(dǎo)了該調(diào)制算法的計(jì)算公式，結(jié)合中點(diǎn)電位控制來(lái)確定開關(guān)矢量的作用順序，使仿真和實(shí)現(xiàn)都比較容易。然后重點(diǎn)分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問(wèn)題產(chǎn)生的原因，提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點(diǎn)電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對(duì)所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點(diǎn)電位平衡控制方法進(jìn)行了仿真分析，證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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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(lái)越受到學(xué)者的關(guān)注。但是，無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)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(méi)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(guò)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(wú)傳感器技術(shù)在同步電機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無(wú)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(lái)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(guò)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(guò)渡問(wèn)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(guò)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(guò)調(diào)制方法。過(guò)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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作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無(wú)源系統(tǒng)供電、無(wú)功補(bǔ)償?shù)葓?chǎng)合得到實(shí)際工程應(yīng)用。在我國(guó)，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學(xué)建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標(biāo)么值模型，分析了VSC-HVDC的運(yùn)行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對(duì)運(yùn)行特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法。 2．設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對(duì)控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時(shí)間延遲問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決方法，推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計(jì)原則。 3．推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點(diǎn)以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時(shí)功率方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點(diǎn)控制并補(bǔ)償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設(shè)計(jì)了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時(shí)鎖相速度慢的缺點(diǎn)，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對(duì)VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過(guò)流現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出了一種考慮正負(fù)序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負(fù)序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過(guò)流問(wèn)題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓?fù)涞幕A(chǔ)上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關(guān)頻率和簡(jiǎn)化主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個(gè)方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對(duì)該模塊級(jí)聯(lián)式拓?fù)涮岢鲆环N系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨(dú)立運(yùn)行相結(jié)合的新型控制策略。針對(duì)該拓?fù)湎滤投苏敬嬖诘母髂K直流側(cè)電容電壓均衡問(wèn)題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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