應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動領(lǐng)域的永磁同步電機交流驅(qū)動系統(tǒng)是由永磁同步電機、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)動系統(tǒng)。因其具有良好的運行性能而成為當代電氣傳動領(lǐng)域研究的熱點之一。 永磁同步電機是一個多變量、非線性、高強耦合的系統(tǒng)，其輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流不成正比，而是復雜的函數(shù)關(guān)系，因此要得到好的控制性能，需要進行磁場解耦。矢量變換控制技術(shù)正好適用于永磁同步電機的這種特點。 本文在數(shù)字電機控制專用DSP芯片TMS320LF2407的基礎(chǔ)上，以永磁同步電機為研究對象，對其矢量控制技術(shù)進行了研究和設(shè)計。 首先課題根據(jù)永磁同步電機實際物理模型，分析推導得到了永磁同步電機的三相靜止坐標系下及兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。 接著課題對永磁同步電機運行特性進行了分析和研究。在此基礎(chǔ)上，課題提出了一種新型的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，在這個系統(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，并對其做了仿真驗證。 結(jié)果表明，課題設(shè)計的系統(tǒng)以及應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法準確可行。 這個控制系統(tǒng)便于實現(xiàn)多種矢量控制方法，為永磁同步電機擴速增效提供了理論平臺。 在理論分析、仿真通過基礎(chǔ)上，課題對驅(qū)動系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面進行了具體的設(shè)計。 課題完成了DSP控制系統(tǒng)關(guān)鍵硬件電路的設(shè)計，并設(shè)計制作了一塊應(yīng)用SCALE模塊的IGBT驅(qū)動電路，此驅(qū)動電路響應(yīng)迅速、抗干擾性強，驅(qū)動性能優(yōu)越。此外，課題完成了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字化設(shè)計，調(diào)試通過了速度位置檢測、電流檢測、PI調(diào)節(jié)、坐標變換等應(yīng)用模塊。 課題最后對整個系統(tǒng)的做了全面的總結(jié)，并對今后的工作方向進行了展望。
上傳時間： 2013-06-22
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勵磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的重要組成部分，它直接影響著發(fā)電機的運行可靠性、經(jīng)濟性和電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。勵磁系統(tǒng)性能的優(yōu)化與控制策略的研究，對發(fā)電機乃至整個電力系統(tǒng)的安全運行具有決定性的意義。 本文針對300MW同步發(fā)電機的技術(shù)特點，全面論述了勵磁系統(tǒng)主電路拓撲及輔助電路的工作原理。為提高勵磁系統(tǒng)的控制精度與實時性，本文以16位DSP為控制核心，對勵磁調(diào)節(jié)單元軟硬件的實現(xiàn)進行研究，以滿足發(fā)電機在不同運行工況下對勵磁系統(tǒng)控制性能的要求。 其次，本文在詳細闡述PID+PSS控制和線性最優(yōu)勵磁控制理論的基礎(chǔ)上，客觀分析了兩種控制方式的優(yōu)點與不足，綜合二者的優(yōu)點引出了綜合勵磁控制的研究方法并在微機上成功實現(xiàn)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，綜合勵磁控制器的性能更優(yōu)越，其提高了勵磁系統(tǒng)的控制精度，改善了機組運行的穩(wěn)定性。同時針對單參量PSS存在反調(diào)的不足，進行了算法改進，給出了加速功率型PSS的數(shù)學推理與軟件實現(xiàn)；根據(jù)機組的運行結(jié)果可知，該算法的改進不僅解決了傳統(tǒng)PSS的反調(diào)問題，而且優(yōu)化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后，本文利用發(fā)電機park微分方程，推導了發(fā)電機起勵與滅磁的數(shù)學方程。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下，建立了起勵與滅磁的仿真模型。給出了發(fā)電機自并起勵、他勵起勵和故障滅磁的仿真結(jié)果，并對結(jié)果進行客觀地分析，得出了有用的結(jié)論。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)如今，逆變器的脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)作為一種最常見的調(diào)制方式在交流傳動系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。采用PWM調(diào)制技術(shù)的最終目的在于追求逆變器輸出電壓、電流波形更接近正弦從而進一步控制負載電機的磁通正弦化。為了達到這些目的，很多種基于PWM原理的調(diào)制方法被相繼提出并應(yīng)用。 在鐵道牽引調(diào)速系統(tǒng)中，逆變裝置具有調(diào)速范圍寬，輸出頻率變化快等特點，而逆變器本身器件的開關(guān)頻率又不是很高。這種情況下，分段同步調(diào)制模式的使用有效地改善了變頻器的輸出，達到了減少諧波的目的。本文圍繞分段同步調(diào)制在交流牽引傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用進行研究，主要目的在于解決該調(diào)制模式應(yīng)用中存在的切換點選擇、切換震蕩沖擊等問題。文章詳細討論了分段調(diào)制模式下載波比和載波比切換點選取的原則，重點分析了分段同步調(diào)制模式下載波比切換點沖擊電壓的產(chǎn)生原因和危害，提出了改善電壓電流沖擊的方法，并在搭建的實驗平臺上驗證了理論分析的正確性。此外，本文還對列車高速時載波比極低的極限情況下分段同步調(diào)制對變頻器輸出交流電壓和直流回流電流諧波的改善情況進行了理論推導和仿真分析。 論文搭建了用于調(diào)制實驗的3.7kW小功率電機實驗平臺，在開環(huán)的VVVF調(diào)速系統(tǒng)中進行了分段同步調(diào)制載波比切換實驗；在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了分段同步調(diào)制模式下的電機牽引模型，進行了分段同步調(diào)制載波比切換仿真；實驗和仿真結(jié)果表明，文章所提出的方法很好地完成了分段同步算法且有效抑制了可能發(fā)生的沖擊，所得結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-08-04
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隨著數(shù)字集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字集成電路的供電電源-電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM）也有了新的發(fā)展趨勢：輸出功率越來越大、輸出電壓越來越低、輸出電流越來越大。因此，對低輸出電壓、大輸出電流的VRM及其相關(guān)技術(shù)的研究在最近幾年受到廣泛的關(guān)注。 本文以36V-72V輸入、1V/30A輸出的VRM為研究對象，對VRM電路拓撲進行分類和比較，篩選出正反激拓撲為主電路，并詳細研究了針對正反激拓撲的新型同步整流驅(qū)動方案。首先，分析了在軟開關(guān)環(huán)境下，有源筘位正反激電路的詳細工作過程；其次，介紹了同步整流技術(shù)的概念，對同步整流驅(qū)動方案進行了分類，篩選出適用于正反激拓撲的新型同步整流驅(qū)動方案，并詳細分析了該驅(qū)動電路的工作原理；再次，介紹了有源箝位正反激電路主要元件的設(shè)計方法，介紹了新型同步整流驅(qū)動電路的設(shè)計要點，并給出設(shè)計實例；最后，對電路仿真，并制作了一臺36V-72V輸入、1V/30A輸出的實驗樣機，驗證了研究結(jié)果和設(shè)計方案。
上傳時間： 2013-06-16
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在實際應(yīng)用中，對永磁同步電機控制精度的要求越來越高。尤其是在機器人、航空航天、精密電子儀器等對電機性能要求較高的領(lǐng)域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機性能優(yōu)劣的重要指標。傳統(tǒng)電機系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質(zhì)上是一種線性控制，若被控對象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會使得線性常參數(shù)的PID控制器無法保持設(shè)計時的性能指標；在確定PID參數(shù)的過程中，參數(shù)整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實際電機系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時變及建模過程復雜等特點，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動態(tài)品質(zhì)與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機是典型的多變量、參數(shù)時變的非線性控制對象。先進控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應(yīng)用的發(fā)展與深入，為控制復雜的永磁同步電機系統(tǒng)開辟了嶄新的途徑。由于先進控制方法擺脫了對控制對象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機控制已成為一個必然的趨勢。本文根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)目標的不同，選取相應(yīng)的先進控制方法，并與PID控制相結(jié)合，對永磁同步電機各方面性能進行有針對性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達到對永磁同步電機進行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機和方波永磁同步電機的運行特點及控制機理，通過建立數(shù)學模型，對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進行了整體分析。針對永磁同步電機非線性、強耦合的特點，設(shè)計了矢量控制方式下的永磁同步電機閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結(jié)合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工免疫等多種先進控制方法應(yīng)用于永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動系統(tǒng)的控制器設(shè)計中，以滿足不同控制系統(tǒng)對電機動、靜態(tài)性能的要求以及對調(diào)速性能或跟隨性能的側(cè)重。實驗結(jié)果表明，采用先進控制方法的永磁同步電機具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以及較強的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結(jié)果驗證了先進控制方法應(yīng)用于永磁同步電機性能優(yōu)化的有效性和實用性。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(PMSM)因其無需勵磁電流、運行效率和功率密度高,在交流調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛的應(yīng)用,但PMSM高性能的矢量控制需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號來實現(xiàn)磁場定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機械式傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速,但是機械式傳感器存在諸如成本高、可靠性低、不易維護等問題,使得無速度/位置傳感器控制技術(shù)成為永磁同步電機控制中的熱點問題。雖然目前已有較多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于電機基波方程的分析,一般不適用于低速甚至零速,并且對電機參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個問題,而采用高頻信號注入法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置估算,這種方法適合于低速甚至零速,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。主要做了如下的工作： 首先詳細介紹了永磁同步電機三種基本結(jié)構(gòu),在建立了旋轉(zhuǎn)坐標系下永磁同步電機數(shù)學模型的基礎(chǔ)上敘述了其矢量控制原理,分析了各種現(xiàn)有的永磁同步電機無速度/位置傳感器控制策略；其次在永磁同步電機矢量控制的基礎(chǔ)上詳細討論了旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號注入法與脈振高頻電壓信號注入法提取轉(zhuǎn)子位置的基本原理,并在此基礎(chǔ)上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整個永磁同步電機無速度/位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的模型,進行了仿真研究,仿真結(jié)果驗證了控制算法的正確性。最后利用TI公司推出的數(shù)字信號處理器DSP芯片TMS320F2812,實現(xiàn)了基于脈振高頻信號注入法的永磁同步電機無速度/位置傳感器的實驗運行,實驗結(jié)果驗證了這種方法適合于低速運行,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。
上傳時間： 2013-06-06
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隨著家用空調(diào)的普及應(yīng)用，空調(diào)已日漸成為耗能大戶。我國經(jīng)濟建設(shè)多年來高速發(fā)展，正面臨能源日益緊張的問題，由于空調(diào)節(jié)能尚有空間，因此人們普遍關(guān)注空調(diào)節(jié)能技術(shù)。在家用空調(diào)的各種節(jié)能技術(shù)中，直流壓縮機變頻驅(qū)動是發(fā)展的主流方向。從驅(qū)動方式上看，直流壓縮機可以采用方波控制或矢量控制。與方波控制相比，矢量控制的空調(diào)直流壓縮機具有噪聲低、振動小、效率高等特點，更加符合節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展方向。 本文主要研究了適用于空調(diào)壓縮機負載的無轉(zhuǎn)子位置傳感器永磁同步電機矢量控制方法。首先從電機的基本方程入手，詳細推導了永磁同步電機矢量控制的數(shù)學模型。詳細分析了各種電流控制策略特點，提出了采用適合直流壓縮機驅(qū)動的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸極效應(yīng)的壓縮機永磁同步電機的一種簡化模型，得到了適用于IPMSM的滑模觀測器，解決了IPMSM在αβ坐標系中應(yīng)用滑模觀測器困難的問題。針對壓縮機運行特點，采用全維狀態(tài)觀測器方法，實現(xiàn)IPMSM反電動勢的觀測，根據(jù)反電動勢計算出電機轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了無傳感器矢量控制。本文詳細分析了全維狀態(tài)觀測器的極點配置方法，通過將四個極點配置在相同位置，簡輕了計算量，也便于實現(xiàn)。 第三，由于反電動勢估算法在電機低轉(zhuǎn)速下不能正確估算轉(zhuǎn)子位置，無法正常閉環(huán)起動，本文提出了一種簡單的用于直流壓縮機的起動方法，實現(xiàn)了壓縮機的可靠起動。同時在深入分析電機等效模型的基礎(chǔ)上，給出了一種簡單的電機參數(shù)測量方法，通過簡單測量和計算，得到系統(tǒng)實現(xiàn)無傳感器永磁同步電機矢量控制所需的電感、電阻及反電動勢系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。 最后通過MATLAB/Simulimk7.1仿真軟件對基于滑模觀測器和基于全維觀測器的永磁同步電機矢量控制方法進行了仿真驗證，設(shè)計了以TMS320F2403數(shù)字信號處理器為控制核心的直流壓縮機矢量控制實驗平臺，并進行了大量的實驗驗證。仿真及實驗結(jié)果證明了本文理論分析和所提方法的正確性，并已應(yīng)用于實際的直流壓縮機矢量控制系統(tǒng)。
標簽： 空調(diào)壓縮機 無傳感器 方法研究
上傳時間： 2013-06-13
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隨著永磁同步電機在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對永磁同步電機的研究成為一種必然的發(fā)展趨勢，具有實際的意義和價值。本文采用TI公司專用于電機控制的TMS320F240型數(shù)字信號處理器作為核心，開發(fā)了全數(shù)字化的永磁同步電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的軟件，并在改進的清華電機控制試驗平臺上進行了帶機試驗，結(jié)果驗證了系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性。 本文首先深入的研究了永磁同步電機的矢量控制理論，建立了永磁同步電機數(shù)學模型，并在此基礎(chǔ)上討論了永磁同步電機的矢量控制調(diào)速方案；然后，以清華電機控制試驗平臺為基礎(chǔ)介紹了控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中主要論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計和調(diào)試。在硬件的基礎(chǔ)上，軟件采用匯編語言編程，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)矢量控制，并給出了系統(tǒng)主程序和PWM下溢中斷處理程序流程圖，永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉(zhuǎn)子相位的初始化、電流采樣、速度位置采樣、矢量坐標變換、sinθ、cosθ值生成、PI調(diào)節(jié)、空間電壓矢量(SVPWM)模塊等都是在PWM下溢中斷服務(wù)子程序中完成的。為達到數(shù)值的統(tǒng)一，對軟件中所采用的參數(shù)進行了定標。最后在基于硬件平臺的基礎(chǔ)上，對軟件進行帶機調(diào)試，試驗表明電機能快速響應(yīng)并跟蹤給定轉(zhuǎn)速，從而證明整個系統(tǒng)設(shè)計的正確性。 另外，本文還在MATLAB／SIMULINK的基礎(chǔ)上，建立采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的永磁同步電機的仿真模型，仿真結(jié)果表明：該控制系統(tǒng)具有較好的位置響應(yīng)和抗干擾能力強。 在論文的最后，對全文的工作做了總結(jié)。
標簽： DSP 永磁同步電動機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
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擴頻通信技術(shù)因為具有較強的抗干擾、抗噪聲、抗多徑衰落能力、較好的保密性、較強的多址能力和高精度測量等優(yōu)點，在軍事抗干擾和個人通信業(yè)務(wù)中得到了很大的發(fā)展。尤其是基于擴頻理論的CDMA通信技術(shù)成為國際電聯(lián)規(guī)定的第三代移動通信系統(tǒng)的主要標準化建議后，標志著擴頻通信技術(shù)在民用通信領(lǐng)域的應(yīng)用進入了新階段。 近年來，隨著微電子技術(shù)和電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)的迅速發(fā)展，以FPGA和CPLD為代表的可編程邏輯器件憑借其設(shè)計方便靈活等特點廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號處理領(lǐng)域。 本論文正是采用基于FPGA硬件平臺來實現(xiàn)了一個直接序列擴頻通信基帶系統(tǒng)，該系統(tǒng)的實現(xiàn)涉及擴頻通信和有關(guān)FPGA的相關(guān)知識，以及實現(xiàn)這些模塊的VHDL硬件描述語言和QuartusⅡ開發(fā)平臺，目標是實現(xiàn)一個集成度高、靈活性強、并具有較強的數(shù)據(jù)處理能力的擴頻通信基帶系統(tǒng)。 本論文中首先對擴頻通信的基礎(chǔ)理論做了探討，著重對直序擴頻的理論進行了分析；其次根據(jù)理論分析，設(shè)計了全數(shù)字直接序列擴頻基帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，完成了擴頻序列的產(chǎn)生、信息碼的輸入和擴頻。重點完成了對基帶擴頻信號的相關(guān)解擴和幾種同步捕獲電路的設(shè)計，將多種專用芯片的功能集成在一片大規(guī)模FPGA芯片上。在論文中列出了部分模塊的VHDL程序，并在QuartusⅡ仿真平臺上完成各部分模塊的功能仿真。
上傳時間： 2013-04-24
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GSM是全球使用最為廣泛的一種無線通信標準，不僅在民用領(lǐng)域，也在鐵路GSM-R等專用領(lǐng)域發(fā)揮著極為重要的作用。由于無線信道具有瑞利衰落和延時效應(yīng)，在通信系統(tǒng)的收發(fā)兩端也存在不完全匹配等未知因素，因此接收的信號疊加有各種誤差因素的影響。GSM接收機的實現(xiàn)離不開系統(tǒng)的同步，為了得到更好的同步質(zhì)量，就必須對GSM基帶同步技術(shù)進行研究，選擇一種最合適的同步算法。GSM的同步既有時間同步，也有頻率同步。 @@ 軟件無線電是當前通信領(lǐng)域引入注目的熱點之一。長期以來，GSM的接收和解調(diào)都是由專用的ASIC芯片來完成的，通過軟件來實現(xiàn)GSM接收機的基帶算法，體現(xiàn)了軟件無線電技術(shù)的思想，選擇用它們來實現(xiàn)的GSM接收機具有靈活、可靠、擴展性好的優(yōu)點。 @@ 論文主要討論GSM接收機同步算法與基于FPGA和DSP的GSM接收機設(shè)計， @@ 主要內(nèi)容包括： @@ 通過相關(guān)理論知識的學習，設(shè)計驗證了GSM基帶同步算法。對FB時間同步，討論了包絡(luò)檢測和FFT變換兩種不同的方法；對SB時間同步，介紹實相關(guān)和復相關(guān)兩種方法；對頻率同步，給出了一種對FB運用相關(guān)運算來精確估計頻率誤差的算法。 @@ 設(shè)計了使用GSM射頻收發(fā)芯片RDA6210并通過實驗室的ALTERA EP3C25FPGA開發(fā)板進行控制的GSM射頻端的解決方案，論文對RDA6210的性能和控制方式進行了詳細的介紹，設(shè)計了芯片的控制模塊，得到了下變頻后的GSM基帶信號。 @@ 設(shè)計了基于RF前端+FPGA的GSM接收機方案。利用ALTERA EP2S180開發(fā)平臺來完成基帶數(shù)據(jù)的處理。針對ALTERA EP2S180開發(fā)平臺模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9433的特點使用THS4501設(shè)計了單獨的差分運算放大器模塊；設(shè)計了平臺的數(shù)據(jù)存儲方案并將該平臺得到的基帶采樣數(shù)據(jù)用于同步算法的仿真。 @@ 設(shè)計了基于RF前端+DSP的GSM接收機方案。利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9243、FPGA芯片和TMS320C6416TDSP芯片來完成基帶數(shù)據(jù)的處理。設(shè)計了McBSP+EDMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲方案。 @@ 給出了接收機硬件測試的結(jié)果，從多方面驗證了所設(shè)計硬件平臺的可靠性。 @@關(guān)鍵詞：GSM接收機；同步；RF； FPGA；DSP；
上傳時間： 2013-07-01
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