混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(HEV)作為降低城市汽車(chē)尾氣污染、減少油耗和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的行業(yè)新技術(shù)，前景十分廣闊，日益受到人們的關(guān)注，其開(kāi)發(fā)也成為新的熱點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是HEV的核心部分，其性能的優(yōu)劣很大程度上決定了車(chē)輛的動(dòng)態(tài)性能，因此對(duì)其進(jìn)行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文主要研究混合動(dòng)力車(chē)用交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)，以高性能的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心，采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制(FOC)算法，設(shè)計(jì)了一種基于DSP的交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器。主要研究?jī)?nèi)容如下： 首先，在分析國(guó)內(nèi)外研究狀況和比較幾種常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合HEV對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性要求，選擇交流異步電機(jī)作為HEV的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制技術(shù)作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案。 其次，以交流異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)建立了轉(zhuǎn)子磁鏈位置的電流計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流分量的有效解耦。結(jié)合矢量控制理論及電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)給出了混合動(dòng)力車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 最后，以一臺(tái)5kw異步電機(jī)作為控制對(duì)象，搭建了系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)控制電路以TMS32OLF2407A DSP為核心，由電流、電壓及速度等檢測(cè)模塊和CAN總線(xiàn)通信模塊組成。系統(tǒng)以CCS2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境為平臺(tái)，采用匯編語(yǔ)言編程，設(shè)計(jì)了基于DSP的矢量控制具體的軟件實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化的HEV驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。論文給出了驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的調(diào)試結(jié)果并進(jìn)行了分析。 實(shí)驗(yàn)表明該控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快，電壓利用率高，動(dòng)態(tài)性能好，能夠滿(mǎn)足HEV對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能的要求，對(duì)開(kāi)發(fā)出低成本、高性能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 混合動(dòng)力 車(chē)用 矢量控制
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)作為工業(yè)裝備重要驅(qū)動(dòng)源之一的伺服系統(tǒng)的性能提出了越來(lái)越高的要求。永磁同步電機(jī)( PMSM)作為交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，正得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。要構(gòu)建高性能的伺服系統(tǒng)，好的伺服控制系統(tǒng)則必不可缺，本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統(tǒng)這一主題展開(kāi)研究。 根據(jù)永磁同步電機(jī)的動(dòng)態(tài)dq數(shù)學(xué)模型，從實(shí)現(xiàn)高性能的轉(zhuǎn)矩控制出發(fā)，對(duì)永磁同步電機(jī)的矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等控制策略進(jìn)行了比較分析。針對(duì)本伺服系統(tǒng)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用了具有線(xiàn)性控制轉(zhuǎn)矩特性，能獲得比較平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩輸出的基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的id=0的矢量控制策略，同時(shí)還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)，并在MATLAB仿真平臺(tái)對(duì)所選控制方案進(jìn)行了仿真研究。 對(duì)控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析了針對(duì)16位定點(diǎn)DSP控制器TMS320LF2407A的程序設(shè)計(jì)特點(diǎn)，建立了電機(jī)的標(biāo)幺值模型，解決了變量的定標(biāo)問(wèn)題。并介紹了電機(jī)控制程序的總體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。 為實(shí)現(xiàn)高性能的伺服控制系統(tǒng)，使伺服系統(tǒng)輸出平滑的轉(zhuǎn)矩，本文還對(duì)電壓型PWM逆變器“死區(qū)效應(yīng)”引入的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了分析，分析表明了在永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，由“死區(qū)效應(yīng)”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系，并應(yīng)用一種實(shí)用的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高了系統(tǒng)的性能。 最后在伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上做了大量的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)性能可靠且擁有優(yōu)良的調(diào)速性能。
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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由于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS），成為轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的主流。 @@ 本文在詳細(xì)了解EPS系統(tǒng)性能要求和工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)各種已有的EPS助力電機(jī)進(jìn)行了總結(jié)和比較。對(duì)比結(jié)果表明，無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）憑借其顯著的優(yōu)點(diǎn)，成為EPS助力電機(jī)的較優(yōu)選擇。 @@ 無(wú)刷直流電機(jī)作為一種由電動(dòng)機(jī)本體和驅(qū)動(dòng)器組成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的直流電機(jī)一樣，具有良好的起動(dòng)和調(diào)速性能，并且由于用電子換向取代了機(jī)械換向，不存在傳統(tǒng)直流電機(jī)的換向火花和機(jī)械噪聲，在許多性能要求比較高的場(chǎng)合已得到普遍應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍還在進(jìn)一步擴(kuò)展。然而，BLDC電機(jī)作為EPS系統(tǒng)的助力電機(jī)也并非全無(wú)缺點(diǎn)。永磁電機(jī)中固有的齒槽轉(zhuǎn)矩的存在，以及由于采用120°換向工作模式造成的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，都會(huì)嚴(yán)重影響EPS系統(tǒng)的操控性能。 @@ 本課題針對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)在汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用，根據(jù)EPS系統(tǒng)對(duì)助力電機(jī)的要求，設(shè)計(jì)了一臺(tái)轉(zhuǎn)向助力用永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，并使用有限元方法對(duì)電機(jī)性能進(jìn)行了分析。為了反映參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，從而為電機(jī)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，我們還用場(chǎng)路耦合的解析算法對(duì)電機(jī)性能進(jìn)行了分析。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)永磁電機(jī)中的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了研究，并針對(duì)樣機(jī)提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱方法，然后使用三維有限元的方式對(duì)所提出的方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 @@ 根據(jù)EPS系統(tǒng)的工作原理，探討了助力電機(jī)的控制策略，并設(shè)計(jì)了帶傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)。分別完成控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 @@關(guān)鍵詞：EPS、無(wú)刷直流電機(jī)、電機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、有限元、控制器設(shè)計(jì)
標(biāo)簽： EPS 汽車(chē) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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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(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(lèi)：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(mǎn)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(chēng)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(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量，這六個(gè)開(kāi)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(kāi)關(guān)矢量，在伏秒平衡的法則下，計(jì)算各有效開(kāi)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(kāi)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(xiàn)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(xiàn)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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本文簡(jiǎn)要介紹了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)工作的基本原理和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，建立了基于Simulink的動(dòng)態(tài)仿真模型。通過(guò)對(duì)無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)算法的分析和磁鏈與轉(zhuǎn)子位置的相應(yīng)關(guān)系的分析，本文使用磁鏈關(guān)系函數(shù)判斷轉(zhuǎn)子位置的算法，并基于Simulink建立了算法模型進(jìn)行仿真分析驗(yàn)證，從仿真得到的結(jié)果可知，此位置檢測(cè)算法是可行的。 @@ 在文中進(jìn)行了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)原因分析，并對(duì)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。在低速時(shí)采用電流滯環(huán)進(jìn)行補(bǔ)償，高速時(shí)采用單斬波調(diào)制方式進(jìn)行補(bǔ)償。通過(guò)對(duì)三段式啟動(dòng)方法的分析和結(jié)合本文所采用的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)算法，本文采用兩步啟動(dòng)方式，通過(guò)仿真分析證明是可行的。分析了經(jīng)典PID調(diào)節(jié)算法和專(zhuān)家PID調(diào)節(jié)算法。對(duì)傳統(tǒng)PID控制中出現(xiàn)的問(wèn)題，本文把變參數(shù)PID調(diào)節(jié)算法應(yīng)用到無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制上。并建立了仿真模型，進(jìn)行仿真分析。從仿真分析的結(jié)果可知其控制性能優(yōu)于傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)算法。 @@ 文中介紹了TMS320LF2407A芯片和IR2130功率集成驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中以TMS320LF2407A芯片為核心，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電流電壓檢測(cè)電路、功率管過(guò)電壓保護(hù)電路、啟動(dòng)限流電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路。 @@ 在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，主要實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的起停、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算、轉(zhuǎn)速計(jì)算和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的功能。用DSP實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制輸出和信號(hào)采樣。 @@關(guān)鍵詞：無(wú)位置傳感器；無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)；間接位置檢測(cè)；磁鏈關(guān)系函數(shù)
標(biāo)簽： DSP 無(wú)位置傳感器 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的永磁同步電機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由永磁同步電機(jī)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合而形成的新型交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。因其具有良好的運(yùn)行性能而成為當(dāng)代電氣傳動(dòng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 永磁同步電機(jī)是一個(gè)多變量、非線(xiàn)性、高強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，其輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流不成正比，而是復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，因此要得到好的控制性能，需要進(jìn)行磁場(chǎng)解耦。矢量變換控制技術(shù)正好適用于永磁同步電機(jī)的這種特點(diǎn)。 本文在數(shù)字電機(jī)控制專(zhuān)用DSP芯片TMS320LF2407的基礎(chǔ)上，以永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)其矢量控制技術(shù)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。 首先課題根據(jù)永磁同步電機(jī)實(shí)際物理模型，分析推導(dǎo)得到了永磁同步電機(jī)的三相靜止坐標(biāo)系下及兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。 接著課題對(duì)永磁同步電機(jī)運(yùn)行特性進(jìn)行了分析和研究。在此基礎(chǔ)上，課題提出了一種新型的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)上，課題提出了應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法，并對(duì)其做了仿真驗(yàn)證。 結(jié)果表明，課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以及應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法準(zhǔn)確可行。 這個(gè)控制系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)多種矢量控制方法，為永磁同步電機(jī)擴(kuò)速增效提供了理論平臺(tái)。 在理論分析、仿真通過(guò)基礎(chǔ)上，課題對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)。 課題完成了DSP控制系統(tǒng)關(guān)鍵硬件電路的設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)制作了一塊應(yīng)用SCALE模塊的IGBT驅(qū)動(dòng)電路，此驅(qū)動(dòng)電路響應(yīng)迅速、抗干擾性強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)性能優(yōu)越。此外，課題完成了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字化設(shè)計(jì)，調(diào)試通過(guò)了速度位置檢測(cè)、電流檢測(cè)、PI調(diào)節(jié)、坐標(biāo)變換等應(yīng)用模塊。 課題最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的做了全面的總結(jié)，并對(duì)今后的工作方向進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電機(jī) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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隨著國(guó)內(nèi)交流伺服電機(jī)等硬件技術(shù)逐步成熟，高運(yùn)算能力的控制芯片與電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點(diǎn)，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計(jì)了交流永磁電機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)。針對(duì)三相永磁同步電機(jī)的物理方程，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專(zhuān)用電機(jī)控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測(cè)三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測(cè)永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計(jì)一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測(cè)方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言C和單片機(jī)M16C匯編語(yǔ)言混編，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫(xiě)代碼的效率，同時(shí)保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制性能；由軟件方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡(jiǎn)單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對(duì)控制策略進(jìn)行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的伺服控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)，調(diào)速和定位等，并能達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)當(dāng)前電氣傳動(dòng)和自動(dòng)化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和技術(shù)攻堅(jiān)的難點(diǎn)。矢量控制技術(shù)作為一種先進(jìn)的控制策略，是在電機(jī)統(tǒng)一理論、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)變換理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，具有先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性的特點(diǎn)。其思想就是將異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型通過(guò)坐標(biāo)變換，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的兩個(gè)直流分量并分別加以控制，從而實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以期達(dá)到獨(dú)立控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理，采用TI公司最先進(jìn)的電機(jī)控制專(zhuān)用DSP芯片TMS320F2812，開(kāi)發(fā)出了一套基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和轉(zhuǎn)子速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)際運(yùn)行，初步達(dá)到了產(chǎn)品化的目標(biāo)。主要的工作如下： (1)從電機(jī)數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)系變換入手，采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向直接矢量控制方案，深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理，并完成了調(diào)速系統(tǒng)的功能框圖； (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120，設(shè)計(jì)了調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅(qū)動(dòng)電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調(diào)速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實(shí)現(xiàn)； (4)采用先進(jìn)的自適應(yīng)Fuzzy-PI調(diào)節(jié)器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器作為速度控制器，取得了較好的控制效果； (5)搭建了整個(gè)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了整機(jī)測(cè)試，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中，在北京天華博實(shí)電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，獲得用戶(hù)好評(píng)，不失為一套具有先進(jìn)性、新穎型、實(shí)用性的高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 異步電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時(shí)間： 2013-05-25
上傳用戶(hù)：er1219
本文主要的研究為對(duì)轉(zhuǎn)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制問(wèn)題，對(duì)轉(zhuǎn)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在艦船、水下航行器等對(duì)轉(zhuǎn)推進(jìn)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。它具有無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的一切優(yōu)點(diǎn)：功率密度大、調(diào)速性能好、運(yùn)行效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等等。其與普通的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的差別僅僅在于原來(lái)靜止的電樞部分和旋轉(zhuǎn)的永磁體部分都可以相對(duì)于靜止部分旋轉(zhuǎn)，即有兩個(gè)轉(zhuǎn)子，根據(jù)作用力與反作用力的原理，兩個(gè)轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩在任意時(shí)刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個(gè)轉(zhuǎn)子必將沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。 論文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1)介紹了對(duì)轉(zhuǎn)永磁無(wú)刷直流電機(jī)與普通永磁無(wú)刷直流電機(jī)的區(qū)別、優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用，詳細(xì)分析了其工作原理，并建立對(duì)轉(zhuǎn)永磁無(wú)刷直流電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對(duì)轉(zhuǎn)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的仿真模型。 2)研究了無(wú)位置傳感器對(duì)轉(zhuǎn)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置與轉(zhuǎn)速，采用數(shù)字鎖相環(huán)對(duì)三次諧波過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行90°延遲： 3)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，即速度環(huán)與電流環(huán)來(lái)組成調(diào)速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)控制，電流環(huán)采用滯環(huán)控制，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 4)在仿真研究的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無(wú)位置傳感器對(duì)轉(zhuǎn)永磁無(wú)刷直流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： DSP 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：lw852826
本文以電機(jī)控制DSPTMS320LF2407為核心，結(jié)合相關(guān)外圍電路，運(yùn)用新型SVPWM控制方法，設(shè)計(jì)電梯專(zhuān)用變頻器。為了達(dá)到電梯專(zhuān)用變頻器大轉(zhuǎn)矩、高性能的要求，在硬件上提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、抗干擾性和高精度性；在軟件上采用新型SVPWM控制方法，以消除死區(qū)的負(fù)面影響，另外單神經(jīng)元PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，對(duì)速度的調(diào)節(jié)作用有明顯改善。通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式，改善電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，使電梯控制系統(tǒng)的性能得到提高。 系統(tǒng)主電路主要由三部分組成：整流部分、中間濾波部分和逆變部分，分別用6RI75G-160整流橋模塊、電解電容電路和7MBP50RA120IPM模塊實(shí)現(xiàn)。并設(shè)計(jì)有起動(dòng)時(shí)防止沖擊電流的保護(hù)電路，以及防止過(guò)壓、欠壓的保護(hù)電路。其中，對(duì)逆變模塊IPM的驅(qū)動(dòng)控制是控制電路的核心，也是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要部分?？刂齐娐芬訢SP為核心，由IPM驅(qū)動(dòng)隔離控制電路、轉(zhuǎn)速位置檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、電源電路、顯示電路和鍵盤(pán)電路組成。對(duì)IPM驅(qū)動(dòng)、隔離、控制的效果，直接影響系統(tǒng)的性能，反映了變頻器的性能，所以這部分是改善變頻器性能的關(guān)鍵部分。另外，本課題擬定的被控對(duì)象是永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)，要對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)SVPWM控制，依賴(lài)于轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)檢測(cè)，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)正確的矢量變換，準(zhǔn)確的輸出PWM脈沖，使合成矢量的方向與磁場(chǎng)方向保持實(shí)時(shí)的垂直，達(dá)到良好的控制性能，因此，轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)是提高變頻器性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 系統(tǒng)采用的控制方式是SVPWM控制。本文從SVPWM原理入手，分析了死區(qū)時(shí)間對(duì)SVPWM控制的負(fù)面作用，采用了一種新型SVPWM控制方法，它將SVPWM的180度導(dǎo)通型和120度導(dǎo)通型結(jié)合起來(lái)，從而達(dá)到既可以消除死區(qū)影響，又可以提高電源利用率的目的。另外，在速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，采用單神經(jīng)元PID控制器，通過(guò)反復(fù)的仿真證明，在調(diào)速比不是很大的情況下，其對(duì)速度環(huán)的調(diào)節(jié)作用明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)基本上達(dá)到高性能的控制要求，適合于電梯控制系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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