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永磁無刷直流電動機具有慣量小、控制簡單、動態(tài)性能好等優(yōu)良特性，因此在航天、機器人、數(shù)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(jīng)成功應用于對系統(tǒng)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(tǒng)。 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(shù)槽等特點進行局部設計。最終以爬坡時狀態(tài)為參考，經(jīng)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(shù)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(tǒng)并對無刷直流電動機進行系統(tǒng)仿真。控制系統(tǒng)CPU采用PIC16F877單片機，它能夠提供最佳的性能價格比。系統(tǒng)采用IGBT 專用柵極驅動集成電路IR2130，來控制系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)仿真采用MATLAB/SIMULINK軟件，檢驗所設計電機在系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(tǒng)，應用MATLAB對電機控制系統(tǒng)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(tǒng)的設計。
上傳時間： 2013-07-28
上傳用戶：long14578
近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機應用日益廣泛。永磁同步電機根據(jù)反電動勢和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(無刷直流電機)和正弦波永磁同步電機(永磁同步電機)。正弦波永磁同步電機為實現(xiàn)其正弦波驅動控制需要連續(xù)的轉子位置信號，通常采用機械位置傳感器(旋轉變壓器、光電編碼器等)，機械位置傳感器雖可以提供高精度的轉子位置信息，但其體積大，價格高，增加了轉子的慣量，且性能易受環(huán)境因素的影響，限制了永磁同步電機的應用場合。近年來受到廣泛的關注的無位置傳感器技術，是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點獲取轉子的位置信號，此技術雖取消了機械位置傳感器，但存在控制復雜，位置檢測精度不高，運行轉速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉子位置信號，以實現(xiàn)永磁同步電機的正弦波驅動控制問題。 首先，本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進的方法，該法通過對位置區(qū)間初始速度的估算，可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型，并對其進行了仿真研究，仿真結果表明：改進位置估算方法即使在加減速等動態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次，完成了以TI公司的數(shù)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅動芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件電路的設計和調試工作。探討了正弦波永磁同步電機在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機運行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負載特性進行優(yōu)化。 最后，完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機的軟件設計，文中詳細討論了位置估算程序和實現(xiàn)SVPWM程序的設計和調試，并對其進行了實驗驗證。
上傳時間： 2013-07-23
上傳用戶：shwjl
隨著電力電子技術的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機應用前景越來越廣闊，有較大的研究價值，對其電磁性能進行準確的分析和設計具有重要的經(jīng)濟價值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機，尤其是高速永磁電機的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計算、優(yōu)化設計、控制系統(tǒng)和樣機制造和實驗等做了大量的工作： 對電機的磁路進行分析設計：從磁路結構入手，分析了定子鐵芯、轉子鐵芯和永磁體的各種結構優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場路結合的分析計算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對永磁無刷直流電機的電路進行分析：從電機磁場分析入手，根據(jù)齒磁通分析計算了電樞繞組的感應電動勢；根據(jù)此電動勢的波形，推導了三相六狀態(tài)控制時，電動勢的電路計算模型，重點推導了電動勢平頂寬度小于120度電角度時的電路模型，指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因，該模型考慮了電感對高速電機性能的影響；給出了基于能量攝動法計算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機內的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)來計算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準確計算高速永磁無刷直流電機內的鐵耗是困擾電機工作者的一個難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計算模型，進一步推導了考慮電機內旋轉磁化對鐵耗的影響的鐵耗計算模型，其各項損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過回歸計算得到。通過實際電機的計算和實驗測試，表明此計算模型有較高的準確度。隨著電機內損耗的增大，溫升也是一個重要問題，為了了解電機內的溫度分部，防止局部過熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡法永磁無刷直流電機的溫升計算模型，并對電機進行了溫升計算，計算結果和實際測量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機的電磁計算方法，建立了優(yōu)化設計的數(shù)學模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對高速永磁無刷直流電機的效率進行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機，通過對優(yōu)化前后的方案做出樣機并進行比較實驗，優(yōu)化后測量損耗有了較大的減小。 對永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)中的幾個關鍵問題進行了研究：位置檢測技術、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問題，它們都對電機的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機中的安裝應用；功率管壓降對起動電流、功率的影響問題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對電機電流，輸出性能的影響，提出適當提前換相有利于電機出力。 做出永磁無刷直流電機樣機并進行實驗研究，主要包括高速永磁無刷直流電機、內置式永磁無刷直流電機、高壓永磁無刷直流電機的設計、性能分析、樣機制作、實驗分析等。建構了對樣機進行發(fā)電機測試、電動機測試、損耗測量的實驗平臺，通過在測試時使用假轉子的方法成功分離出了電機鐵耗和機械損耗，實驗測量結果和計算結果基本一致。 總之，通過對永磁無刷直流電機的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無刷直流電機的設計理論和分析方法，并通過樣機的制造和實驗，進一步的驗證了這些理論和方法的準確性，這對永磁無刷直流電機的設計和應用有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：阿四AIR
電動油泵在國外高中檔汽車中已有廣泛應用，在國內，一些國產(chǎn)汽車也開始使用電動燃油泵，目前油泵電機普遍采用有刷直流電機，從而帶來壽命短、可靠性低、EMC性能差等不利影響。本論文基于實際需要，采用Magneforce/BIDC軟件，設計了一臺無刷直流電機油泵電機代替原有有刷直流電機，以期改善原有電動油泵的運行性能，提高可靠性，延長使用壽命。文中給出了兩種滿足性能指標的方案，并對它們的工作特性及額定運行性能作了比較。并就其中一種方案(四極六槽結構)研究了磁鋼極弧寬度、超前導通角對電機性能的影響，以及一系列設計參數(shù)對定位轉矩的影響。之后，論文采用了ANSOFT/MAXWELL軟件對樣機進行了磁場分析，得出了樣機在一個電周期內空載和負載時的磁場分布規(guī)律。另外論文采用了ANSYS軟件，分析了樣機的溫度場分布。 為了進一步分析無刷直流油泵電機的可靠性，論文建立了帶霍爾位置傳感器的無刷直流電機的Simulink仿真模型，并利用該仿真模型對無刷直流電機所可能發(fā)生的故障進行了仿真研究。仿真了無刷直流電機常見的包括電機本體、逆變器及位置傳感器在內的三類故障運行情況，在理論上對各個故障仿真結果進行了詳細分析，并在樣機上實驗驗證了仿真結果，這對進一步提高無刷直流電機的故障診斷水平及提高電機的可靠性具有重要的指導意義。 論文還根據(jù)樣機的性能參數(shù)及實際應用的需要，研制了一臺基于ML4425的無刷直流電機無位置傳感器控制器。實驗證明，該無位置傳感器控制無刷直流油泵電機可以取代原有的有刷電機，滿足實際應用的需要。
上傳時間： 2013-05-29
上傳用戶：LCMayDay
隨著世界范圍內的能源危機越來越嚴重，每個國家都投入了極大的熱情開發(fā)新型節(jié)能型產(chǎn)品，而且整個社會的節(jié)能意識越來越高。我國2005年廣東發(fā)生的油荒現(xiàn)象已經(jīng)造成了局部能源恐慌，所以節(jié)能問題受整個社會關注的程度越來越高。 我國傳統(tǒng)螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅動部分采用異步電機加變速箱，長期以來存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，系統(tǒng)效率和經(jīng)濟效益低下，耗能非常嚴重。 永磁無刷直流電機在進入21世紀后，以其較高的效率和優(yōu)異的控制性能保持較高的發(fā)展勢頭，已廣泛用于社會生活的方方面面，如比家電行業(yè)，汽車行業(yè)和工業(yè)控制等等。 本文基于ST7MC設計了應用于油田螺桿泵的永磁無刷直流電機驅動系統(tǒng)。通過大量的資料和文獻閱讀，首先從無刷直流電機的結構和原理開始介紹，在建立無刷直流電機的數(shù)學模型基礎上，對整個控制系統(tǒng)的硬件和軟件結構進行了詳細說明，給出了正弦波控制策略的頻率和相角估算方法。 基于本控制系統(tǒng)的設計方案完成的6.5KW無刷直流電機控制系統(tǒng)已經(jīng)成功在油田上試運行，通過大量的負載試驗和井上運行試驗驗證了該系統(tǒng)達到了較高的系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟效益。并取得了預期的節(jié)能效果。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：西伯利亞狼
永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor)因功率密度大、效率高、過載能力強、控制性能優(yōu)良等優(yōu)點，在中小容量調速系統(tǒng)和高精度調速場合發(fā)展迅速。但由于永磁同步電機的磁場具有獨特的交叉耦合和交叉飽和現(xiàn)象，且其控制系統(tǒng)是一個強非線性、時變和多變量系統(tǒng)，要實現(xiàn)高精度調速就需對其控制策略進行深入研究。 永磁同步電機調速系統(tǒng)中，位置傳感器的存在使得系統(tǒng)成本增加、結構復雜、可靠性降低，所以永磁同步電機的無位置傳感器控制成為一個新的研究熱點。本文擬借助于神經(jīng)網(wǎng)絡良好的逼近能力，實現(xiàn)永磁同步電機的無位置傳感器控制。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(Neural Network)可以逼近任意復雜非線性映射，具有很強的自學習自適應能力，十分適合于解決復雜的非線性控制問題。其中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡是目前廣泛應用的神經(jīng)網(wǎng)絡之一，得到了較為深入的研究，其結構簡單，需要離線確定的參數(shù)少、泛化能力強、逼近精度高、實時性強，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)永磁同步電機的調速控制具有重要意義。 文中提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的永磁同步電機自適應調速控制策略，建立了一種包含辨識網(wǎng)絡和控制網(wǎng)絡的雙神經(jīng)網(wǎng)絡結構控制系統(tǒng)。辨識網(wǎng)絡在線動態(tài)辨識系統(tǒng)輸出并對控制網(wǎng)絡參數(shù)進行調整，控制網(wǎng)絡與PI控制方法相結合實現(xiàn)永磁同步電機自適應轉速控制。仿真結果表明，該系統(tǒng)動態(tài)響應快、實時性較強、精度較高。 文中提出了一種基于混合訓練算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡永磁同步電機無位置傳感器控制方法。采用混沌優(yōu)化和梯度下降法相結合的混合算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行離線訓練后，將其用于永磁同步電機的轉子位置角在線估計。結果表明，該訓練算法可以有效地加快神經(jīng)網(wǎng)絡收斂速度，且估計的轉子位置角誤差較小、精度較高。 文中建立了以TMS320F2812芯片為核心的永磁同步電機調速控制系統(tǒng)，并進行了相應的軟硬件設計，為實現(xiàn)永磁同步電機的各種控制策略奠定了實驗基礎。DSP控制系統(tǒng)為神經(jīng)網(wǎng)絡訓練提供樣本，為研究永磁同步電機的自適應調速控制和轉子位置角估計創(chuàng)造了條件。
標簽： BP神經(jīng)網(wǎng)絡 永磁同步電機 自適應控制
上傳時間： 2013-07-03
上傳用戶：kakuki123
電力系統(tǒng)頻率性能是電力系統(tǒng)主要評價指標之一，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定對用戶端和發(fā)電端設備具有重要意義。正常運行時電力系統(tǒng)的頻率應保持在.50±0.2Hz范圍內，電網(wǎng)頻率若超出該范圍將對用戶端和發(fā)電端設備產(chǎn)生不利影響，例如使異步電動機超過或低于額定轉速，從而對設備或產(chǎn)品造成不利影響。 先前，由于采用相對落后的A標準和聯(lián)絡線控制模式，為了遵守A標準而避免功率反調和控制無意交換電量避免被罰款，各控制區(qū)域對本區(qū)域內發(fā)電廠的一次調節(jié)性能不很關注，也沒有相應的評價標準和管理規(guī)定，甚至出于自身利益的考慮允許發(fā)電廠將其一次調節(jié)功能予以閉鎖。 CPS標準的實施，聯(lián)絡線控制模式采用先進的TBC模式，一次調節(jié)性能成為影響各控制區(qū)域評價指標好壞的因素之一。各控制區(qū)域對本區(qū)域內電廠一次調節(jié)能力開始關注，其調節(jié)性能的評價研究成為熱點。 前期工作提出了一種新的評價指標。該指標依據(jù)電網(wǎng)頻率和電廠功率這兩個隨機變量之間的相關系數(shù)來定量分析調節(jié)是否對頻率的恢復有利。這個新的考核指標有如下的特點：第一，這是一種基于概率的用長期的實時數(shù)據(jù)累計反映機組一次調頻能力的指標；第二，它能正確反映發(fā)電機組的一次調頻投切狀態(tài)及調節(jié)能力。 通過matlab仿真表明，前期工作所提出的新指標對發(fā)電機組的各項指標是有效的，然而前期工作所提出的新指標尚有數(shù)個問題需要解決。本文著重解決其中的均值時間長度問題和機組一次功率的獲取問題。其中關于機組一次功率的獲取由于機組在執(zhí)行二次調節(jié)時是一二次聯(lián)合動作的，而且最終的動作執(zhí)行者同為汽輪機的進氣閥門(火電機組的情況)，故一直是一個較難解決的問題。本文主要從機組二次調解的目標曲線出發(fā)，并做出適當調整，得到所需的一次功率。在指標的均值時間長度方面主要是針對功率和頻率采樣時間、頻率的傳輸延時和SCADA系統(tǒng)的壞數(shù)據(jù)這三方面的影響，綜合設定一個較為合理的時間長度。
上傳時間： 2013-07-03
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步進電動機是工業(yè)控制中常用的一種電機，其最大的優(yōu)點是可以進行開環(huán)控制，無需位置和速度傳感器，并且具有很高的精度，因而在辦公設備和數(shù)控系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用?；旌鲜讲竭M電機綜合了反應式和永磁式步進電機的優(yōu)點，具有很高的效率和運行精度，性能優(yōu)異，是本文的研究對象。然而，采用傳統(tǒng)控制方法進行開環(huán)控制的步進電機，運行噪聲大、易振動，嚴重時將導致失步。 實踐證明，細分控制可以有效的減小步進電機運行中的振動和噪聲，增加電機運行的平穩(wěn)性。由于混合式步進電機的運行原理類似于同步電機，因而可以借鑒同步電機先進的控制方法來控制混合式步進電機。本文將同步電機常用的矢量控制應用到混合式步進電機控制中，實現(xiàn)了混合式步進電動機步距角的任意細分控制，取得了良好的效果。 文章分析了三相混合式步進電動機的工作原理，在忽略一些非線性因素的前提下，建立了三相混合式步進電機理想的數(shù)學模型，并根據(jù)數(shù)學模型提出了相應的控制方案。 以數(shù)字信號處理器TMS320LF2403A為核心，設計了三相混合式步進電機驅動器的硬件和軟件。數(shù)字PI調節(jié)器和空間矢量PWM技術是本控制系統(tǒng)的核心，文中詳細介紹了PI調節(jié)器和空間矢量PWM的原理及數(shù)字化實現(xiàn)。 最后介紹了系統(tǒng)的實驗裝置。實驗結果證實了控制方案的可行性，也表明了本課題設計的控制器具有優(yōu)良的性能。
上傳時間： 2013-08-05
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在伺服系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)高精度的控制，往往需要實時地檢測出電動機轉子的位置。用來檢測電動機轉子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉變壓器。光電編碼器雖然能夠達到很高的精度，但是它的抗干擾性差，不宜應用在條件惡劣的場合中；相比較而言，旋轉變壓器（簡稱旋變）由于結構簡單，堅固耐用，抗干擾性強，能夠應用在各種條件惡劣的場合中，所以獲得了越來越廣泛的應用。 本文采用的旋變樣機是一種新型的磁阻式旋轉變壓器。分析了它的定轉子結構、定子繞組的連接方式以及轉子形狀的優(yōu)化；并在此基礎上，推導出了它的正余弦輸出反電勢的表達式；最后在電磁場分析軟件Ansoft中，以樣機為原型建立了仿真模型，分析了它內部的電磁場分布以及正余弦輸出反電勢的波形。 其次，本文設計了一種以DSP為核心的R2D電路系統(tǒng)。它以振蕩電路產(chǎn)生的正弦波電壓信號作為旋變的激勵信號，加上相關的外圍電路，構成了旋轉變壓器一數(shù)字轉換器，解算出了旋變的軸角θ；并在此基礎上，分析了產(chǎn)生角度解算誤差的各種因素，同時計算出了旋變的轉速n。 最后，在上述解算方案的基礎上，本文又給出了第二種解算方案，即：DSP產(chǎn)生的方波經(jīng)過濾波之后作為旋變的激勵信號，解算出了旋變的軸角θ；然后比較了這兩種解算方案的優(yōu)缺點，重點分析了激勵信號中的諧波分量對正余弦輸出反電勢以及角度解算的影響。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：pioneer_lvbo
我國電網(wǎng)無功補償容量不足和配備不合理，特別是可調節(jié)的無功容量不足，快速響應的無功調節(jié)設備更少。沖擊性負荷更會使得電網(wǎng)無功功率不平衡，將導致系統(tǒng)電壓的巨大波動、善變，嚴重時會導致用電設備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定性被破壞事故。 FC+TCR型靜止無功補償裝置響應速度快，可以動態(tài)補償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，抑制系統(tǒng)電壓波動和閃變，因此在電氣化鐵路、電弧爐、軋機等的負荷無功補償上得到廣泛應用。中小用戶由于成本高較少使用，但中小用戶無功補償容量及市場巨大，研制適合中小用戶的FC+TCR型靜止無功補償裝置很有必要。基于此目的，本文研制一臺10kV FC+TCR型靜止無功補償裝置，并以此為研究對象進行設計理論研究工作。 本文根據(jù)負荷無功功率的變化情況，計算了靜止無功補償裝置的主電路參數(shù)，設計配備了高電位取能觸發(fā)板和BOD過電壓保護板。選擇以TMS320F2812為核心的嵌入式控制板為主要部件，設計信號接入電路和晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路，構成最基本的靜止無功補償控制器。 基于瞬時無功補償理論和不平衡負荷的平衡化原理（Steinmetz原理），建立補償電納計算模型，通過電壓電流瞬時值采樣計算需要補償?shù)乃矔r無功功率和電納，根據(jù)補償電納通過查表方法求得晶閘管的控制角，并將其應用到靜止無功補償裝置樣機中。仿真結果表明，算法是快速有效和準確的，主電路的參數(shù)是合理的，具有實際工程應用價值。
上傳時間： 2013-08-02
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