介紹了單相全橋逆變器的工作原理, 闡述產(chǎn)生SPWM波和實(shí)現(xiàn)PI 控制的算法, 給出以DSP(數(shù)字信號(hào)處理器) 實(shí)現(xiàn)控制的軟件流程。實(shí)驗(yàn)表明利用軟件完成逆變器控制是可行的
標(biāo)簽: 正弦 逆變器控制 軟件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-06-30
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近年來(lái),隨著永磁材料的發(fā)展,永磁同步電機(jī)應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機(jī)根據(jù)反電動(dòng)勢(shì)和電流波形的不同,可分為梯形波永磁同步電機(jī)(無(wú)刷直流電機(jī))和正弦波永磁同步電機(jī)(永磁同步電機(jī))。正弦波永磁同步電機(jī)為實(shí)現(xiàn)其正弦波驅(qū)動(dòng)控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào),通常采用機(jī)械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等),機(jī)械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息,但其體積大,價(jià)格高,增加了轉(zhuǎn)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(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合。近年來(lái)受到廣泛的關(guān)注的無(wú)位置傳感器技術(shù),是通過(guò)檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)(電壓)或電流等過(guò)零點(diǎn)獲取轉(zhuǎn)子的位置信號(hào),此技術(shù)雖取消了機(jī)械位置傳感器,但存在控制復(fù)雜,位置檢測(cè)精度不高,運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題,本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機(jī)械位置傳感器,通過(guò)位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號(hào),以實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的正弦波驅(qū)動(dòng)控制問(wèn)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(shí)現(xiàn)位置估算法的原理,針對(duì)其不足提出了一種改進(jìn)的方法,該法通過(guò)對(duì)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(duì)其進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明:改進(jìn)位置估算方法即使在加減速等動(dòng)態(tài)性能過(guò)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(hào)處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片,以IR公司IR2110為驅(qū)動(dòng)芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機(jī)在采用無(wú)電流傳感器的電流開(kāi)環(huán)控制時(shí)的控制策略問(wèn)題。在此情況下電壓相位角φ對(duì)電機(jī)運(yùn)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(fù)載特性進(jìn)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(jī)的軟件設(shè)計(jì),文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實(shí)現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試,并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
上傳時(shí)間: 2013-07-23
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隔離升壓DC-DC變換器在電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電以及超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡(jiǎn)稱(chēng)IBFBC)為研究對(duì)象,針對(duì)隔離升壓型變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、起動(dòng)問(wèn)題、隔離變壓器漏感問(wèn)題、軟開(kāi)關(guān)問(wèn)題和輸入電感磁復(fù)位問(wèn)題等進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究,解決了這一類(lèi)拓?fù)渌灿屑夹g(shù)問(wèn)題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓?fù)渥澹治霰容^了各種拓?fù)涞奶攸c(diǎn),確定了以IBFBC為研究對(duì)象。對(duì)IBFBC進(jìn)行了詳細(xì)的穩(wěn)態(tài)分析和小信號(hào)建模分析,為其分析、設(shè)計(jì)和搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了電路理論基礎(chǔ)。 理論上分析了IBFBC起動(dòng)時(shí)存在電流沖擊的原因。提出了二種數(shù)字化軟起動(dòng)方案,該方案對(duì)主電路進(jìn)行了改造,利用DSP能靈活產(chǎn)生PWM波的特點(diǎn)采用了新的控制策略,成功實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的軟起動(dòng)。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷電壓尖峰的原因,采用了有源箝位的方法,有效的解決電壓尖峰問(wèn)題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略,提出了一種控制型軟PWM方法,在不增加主電路元器件的基礎(chǔ)上,通過(guò)控制PWM的發(fā)生方法,實(shí)現(xiàn)了有源箝位功率開(kāi)關(guān)管和橋臂功率開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復(fù)位問(wèn)題。在正常停機(jī)時(shí)提出了一種數(shù)字化軟停止的方法,控制變換器由Boost工作狀態(tài)逐漸過(guò)渡到Buck工作狀態(tài),讓輸入電感存儲(chǔ)的能量逐漸釋放掉,最后停止工作。對(duì)于故障保護(hù)停機(jī),采用了繞組磁復(fù)位的方法,把輸入電感設(shè)計(jì)成反激式變換器形式,突然停機(jī)時(shí),電感中存儲(chǔ)的能量通過(guò)反激式繞組釋放到輸出端,這樣保護(hù)了變換器不會(huì)損壞。 給出了主電路關(guān)鍵器件參數(shù)的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了以DSP-TMS320F2407為核心的數(shù)字控制單元,編寫(xiě)了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺(tái)輸出功率5KW,輸入電壓直流24V,輸出電壓直流300V的IBFBC,通過(guò)全面的性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析和仿真結(jié)果。 本文立足于IBFBC的關(guān)鍵技術(shù)要求,并充分考慮工程應(yīng)用中的實(shí)際因素,進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,為實(shí)際系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)提供理論依據(jù),并已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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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(kāi)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(kāi)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(kāi)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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雙向DC/DC變換器(Bi-directionalDC/DCconverters)是能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)能量雙向傳輸?shù)闹绷?直流變換器。隨著科技的發(fā)展,雙向DC/DC變換器的應(yīng)用需求越來(lái)越多,正逐步應(yīng)用到無(wú)軌電車(chē)、地鐵、列車(chē)、電動(dòng)車(chē)等直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),直流不間斷電源系統(tǒng),航天電源等場(chǎng)合。一方面,雙向DC/DC變換器為這些系統(tǒng)提供能量,另一方面,又使可回收能量反向給供電端充電,從而節(jié)約能量。 大多數(shù)雙向DC/DC變換器采用復(fù)雜的輔助網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)技術(shù),本文所研究的Buck/Boost雙向的DC/DC變換器從拓?fù)渖辖鉀Q器件軟開(kāi)關(guān)的問(wèn)題;由于Buck/Boost雙向DC/DC變換器的電流紋波較大,這會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的電磁干擾,本文結(jié)合Buck/Boost雙向DC/DC變換器拓?fù)渑c磁耦合技術(shù)使電感電流紋波減小;由于在同一頻率下不同負(fù)載時(shí)電流紋波不同,本文在控制時(shí)根據(jù)負(fù)載改變PWM頻率,從而使輕載時(shí)的電流紋波均較小。 本文所研究的雙向DC/DC變換器采用DSP處理器進(jìn)行控制,其原因在于:目前沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于控制該Buck/Boost雙向DC/DC變換器的控制芯片,而DSP具有多路的高分辨率PWM,通過(guò)對(duì)DSP寄存器的配置可以實(shí)現(xiàn)Buck/Boost雙向DC/DC變換器的控制PWM;DSP具有多路高速的A/D轉(zhuǎn)換接口,并可以通過(guò)配合PWM完成對(duì)反饋采樣,具備一定的濾波功能。 本文所研究的數(shù)字雙向DC/DC變換器實(shí)現(xiàn)了在Buck模式下功率MOSFET的零電壓開(kāi)通及零電壓關(guān)斷,電感電流的交迭使其電感輸出端電流紋波明顯變小,輕載時(shí)PWM頻率的提升也使得電流紋波變小。
標(biāo)簽: F2808 2808 320F DCDC
上傳時(shí)間: 2013-06-08
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逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的,隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,逆變電源在許多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,同時(shí)對(duì)逆變電源輸出電壓波形質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。逆變電源輸出波形質(zhì)量主要包括三個(gè)方面:一是輸出穩(wěn)定精度高;二是動(dòng)態(tài)性能好;三是帶負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)。因此開(kāi)發(fā)既具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,又具有優(yōu)良動(dòng)、靜態(tài)性能和負(fù)載適應(yīng)性的逆變電源,一直是研究者在逆變電源方面追求的目標(biāo)。本文對(duì)逆變電源三閉環(huán)控制方案、輸出相位控制、逆變電源數(shù)字化控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,以期得到具有高品質(zhì)和高可靠性的逆變電源。 本文研究了單相全橋逆變電源與三相橋式逆變電源主電路參數(shù),包括逆變器、吸收電路、驅(qū)動(dòng)電路、變壓器和濾波器,并對(duì)逆變電源變壓器的偏磁產(chǎn)生原因進(jìn)行了深入分析,最后給出了有效的抗偏磁措施。針對(duì)三相橋式逆變電源通常不能保證三相電壓輸出平衡,研究了一種可以帶不平衡負(fù)載的三相逆變電源。研究了逆變電源的控制原理,建立了逆變電源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型,在此基礎(chǔ)上對(duì)逆變電源的各種控制方案的性能進(jìn)行了對(duì)比研究,從而確定了一種新穎的高性能逆變電源多閉環(huán)控制方案。另外,針對(duì)逆變電源輸出相位存在固有滯后問(wèn)題,采用了一種利用電壓瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)對(duì)逆變電源滯后的相角進(jìn)行補(bǔ)償控制的策略,分析表明上述控制策略雖然有效,但無(wú)法做到輸出相角穩(wěn)態(tài)無(wú)差,對(duì)此,提出一種移相控制方案設(shè)想,相當(dāng)于在原多環(huán)控制方案的基礎(chǔ)上加了一個(gè)相位控制環(huán)。這樣可以使逆變電源輸出相位誤差得到有效的補(bǔ)償,輸出相位精度更高。文章設(shè)計(jì)了逆變電源數(shù)字控制系統(tǒng),采用TMS320LF2407A控制產(chǎn)生SPWM波,給出控制系統(tǒng)DSP程序運(yùn)行流程圖,并用DSP對(duì)其進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。多環(huán)反饋控制系統(tǒng)的采用,使系統(tǒng)具有優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性和對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)性,使逆變電源的性能得到有效提高。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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逆變器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面,數(shù)字控制具有方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法、抗干擾性強(qiáng)和產(chǎn)品容易升級(jí)等優(yōu)點(diǎn),已成為未來(lái)逆變器的發(fā)展趨勢(shì)。使用數(shù)字技術(shù)控制設(shè)計(jì)逆變器,控制器的性能決定了逆變系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。然而在很多高頻應(yīng)用的場(chǎng)合,目前常用的控制器的速度往往不能完全達(dá)到要求。與傳統(tǒng)單片機(jī)和DSP芯片相比,F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時(shí)FPGA應(yīng)用在數(shù)字化逆變器設(shè)計(jì)中,還可以大大簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并可實(shí)現(xiàn)多種高速算法,具有較高的性?xún)r(jià)比。在逆變器的全數(shù)字化控制領(lǐng)域,F(xiàn)PGA具有很好的應(yīng)用價(jià)值。 論文首先介紹了SPWM基本原理及其控制方式,SPWM的生成方法,并結(jié)合本課題給出了查表法生成SPWM波的一般方法,且以單相全橋逆變器為例進(jìn)行了仿真。分析其的電路特點(diǎn),建立PWM逆變器的統(tǒng)一電路模型、連續(xù)狀態(tài)空間以及離散狀態(tài)空間模型,在此數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,針對(duì)逆變器研究分析了目前用于逆變器設(shè)計(jì)的各種數(shù)字控制技術(shù)、控制方案,討論了其控制方法的優(yōu)缺點(diǎn),相關(guān)控制器設(shè)計(jì)的一般問(wèn)題,最后比較了其優(yōu)缺點(diǎn),指出其存在的共性問(wèn)題,總結(jié)了使用FPGA設(shè)計(jì)逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢(shì)。然后以單相電壓型PWM逆變器為控制模型采用新型模數(shù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制器的方案,給出了純正正弦波逆變器的設(shè)計(jì)方案。 論文詳細(xì)論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600,世界上首個(gè)模數(shù)混合型FPGA。主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括:逆變器硬件電路設(shè)計(jì)以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。外圍強(qiáng)電電路的設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于用于前端升壓的高頻變壓器的設(shè)計(jì)以及輸出端LC濾波電感與電容的選取。另外,SPWM“H”字全橋逆變電路中的高懸浮電壓也是設(shè)計(jì)中需要值得注意的重要環(huán)節(jié)。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面,采用FPGA自上而下的設(shè)計(jì)方法,對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能劃分,完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設(shè)計(jì)。 論文的結(jié)束部分給出了設(shè)計(jì)結(jié)果,并指出了進(jìn)一步的工作的思路和方向。
標(biāo)簽: 逆變器 數(shù)字控制 技術(shù)研究
上傳時(shí)間: 2013-05-19
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數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進(jìn)步推動(dòng)弧焊電源從模擬階段發(fā)展到數(shù)字階段。數(shù)字化逆變弧焊電源不僅可靠性高、控制精度高而且容易大規(guī)模集成、方便升級(jí),成為焊機(jī)的發(fā)展方向,推動(dòng)了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對(duì)傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復(fù)雜、可靠性差等問(wèn)題,本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機(jī)主電路實(shí)現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 本文詳細(xì)介紹了埋弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用,從主電源、控制系統(tǒng)兩個(gè)方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程,對(duì)數(shù)字化交流方波埋弧焊的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入探討,設(shè)計(jì)了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點(diǎn)和交流方波的輸出特性,本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊機(jī)主電路,一次逆變電路選用改進(jìn)的相移諧振軟開(kāi)關(guān),二次逆變電路選用半橋拓?fù)湫问剑⒀芯苛藘纱文孀冞^(guò)程的原理和控制方式,進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)計(jì)算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計(jì)要求,電流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆變電路的控制并抑制變壓器偏磁,選擇集成驅(qū)動(dòng)芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動(dòng)。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機(jī)主控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機(jī)ATmega64L主要負(fù)責(zé)送絲機(jī)和行走小車(chē)的速度反饋及閉環(huán)PI運(yùn)算、電機(jī)PWM斬波控制以及過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱等保護(hù)電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負(fù)責(zé)焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運(yùn)算以及控制焊接時(shí)序,以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過(guò)按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行焊接參數(shù)和焊接狀態(tài)的給定,預(yù)置和顯示各種焊接參數(shù),快速檢測(cè)焊機(jī)狀態(tài)并加以保護(hù)。 主控板芯片之間通過(guò)SPI通訊,外部控制箱和主控板之間則通過(guò)RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過(guò)軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié),精確控制了焊接過(guò)程,并進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì),解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運(yùn)行的電磁兼容問(wèn)題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對(duì)焊接效果的影響,通過(guò)對(duì)焊接電流、焊接電壓的波形分析,證明了本課題設(shè)計(jì)的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時(shí)序,并可以有效抑制功率開(kāi)關(guān)器件的過(guò)流和變壓器的偏磁問(wèn)題,取得了良好的焊接效果。 最后,對(duì)數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié),分析了系統(tǒng)存在的問(wèn)題和不足,并指出了新的研究方向。 關(guān)鍵詞:埋弧焊;交流方波;數(shù)字化;逆變;軟開(kāi)關(guān)技術(shù)
上傳時(shí)間: 2013-04-24
上傳用戶(hù):kjgkadjg
變頻器在各行各業(yè)中的各種設(shè)備上迅速普及應(yīng)用,已成為當(dāng)今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中普遍需要的新技術(shù)。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點(diǎn),如開(kāi)關(guān)損耗大和共模電流大等,因此有必要研究和設(shè)計(jì)高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此,開(kāi)展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對(duì)象的研究?jī)?nèi)容: 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合數(shù)學(xué)模型,分析了共模電壓產(chǎn)生的原理、共模電流其影響和危害,給出了共模電壓和共模電流的關(guān)系。總結(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎(chǔ)上,提出一種新的共模電壓抑制SVPWM;還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響,以及死區(qū)補(bǔ)償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€(gè)調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對(duì)該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設(shè)計(jì)包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護(hù)電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路以及反激式開(kāi)關(guān)電源,對(duì)于傳感器檢測(cè)濾波電路的具體電路參數(shù)設(shè)計(jì),是在PSPICE上仿真基礎(chǔ)上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關(guān)的原理圖繪制和PCB繪制; 變頻器軟件部分設(shè)計(jì)包括主程序、鍵盤(pán)掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機(jī)啟動(dòng)函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護(hù)中斷程序。在實(shí)現(xiàn)一般SVPWM的基礎(chǔ)上,根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補(bǔ)償算法,將這兩個(gè)對(duì)SVPWM進(jìn)行改進(jìn)的調(diào)制算法在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。 在硬件電路完成設(shè)計(jì)的各個(gè)階段,逐漸編制相應(yīng)的控制程序,并進(jìn)行調(diào)試,并完成整個(gè)程序的編制和調(diào)試。此外,還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開(kāi)關(guān)電源。整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問(wèn)題,如鍵盤(pán)消除抖動(dòng)問(wèn)題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機(jī),并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法,效果良好,達(dá)到設(shè)計(jì)的目的; 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)引用到串級(jí)調(diào)速中來(lái)提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過(guò)建立電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路,重點(diǎn)分析了有源PFC技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后,系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計(jì)算公式和變化趨勢(shì),對(duì)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級(jí)調(diào)速時(shí)有所提升。鑒于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電勢(shì)頻率非常低,分析了有源PFC的具體實(shí)現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法,并基于對(duì)稱(chēng)平衡的Scott變壓器和兩個(gè)單相有源PFC電路實(shí)現(xiàn)了繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的三相有源低頻PFC,得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺(tái),所得結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
上傳時(shí)間: 2013-07-09
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超聲波電源廣泛應(yīng)用于超聲波加工、診斷、清洗等領(lǐng)域,其負(fù)載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)的器件。由于超聲換能器是一種容性負(fù)載,因此換能器與發(fā)生器之間需要進(jìn)行阻抗匹配才能工作在最佳狀態(tài)。串聯(lián)匹配能夠有效濾除開(kāi)關(guān)型電源輸出方波存在的高次諧波成分,因此應(yīng)用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器的諧振頻率發(fā)生漂移,使諧振系統(tǒng)失諧。傳統(tǒng)的解決辦法就是頻率跟蹤,但是頻率跟蹤只能保證系統(tǒng)整體電壓電流同頻同相,由于工作頻率改變了而匹配電感不變,此時(shí)換能器內(nèi)部動(dòng)態(tài)支路工作在非諧振狀態(tài),導(dǎo)致?lián)Q能器功率損耗和發(fā)熱,致使輸出能量大幅度下降甚至停振,在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。所以,在跟蹤諧振點(diǎn)調(diào)節(jié)逆變器開(kāi)關(guān)頻率的同時(shí)應(yīng)改變匹配電感才能使諧振系統(tǒng)工作在最高效能狀態(tài)。針對(duì)按固定諧振點(diǎn)匹配超聲波換能器電感參數(shù)存在的缺點(diǎn),本文應(yīng)用耦合振蕩法對(duì)換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型,證實(shí)了匹配電感隨諧振頻率變化的規(guī)律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關(guān)系動(dòng)態(tài)選擇換能器匹配電感的方法。經(jīng)過(guò)分析比較,選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感,通過(guò)改變電抗控制度調(diào)節(jié)電抗值。并給出了實(shí)現(xiàn)這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)這一原理的超聲波逆變電源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實(shí)現(xiàn)電抗值隨電抗控制度線性無(wú)級(jí)可調(diào),由于該電抗器輸出正弦波,理論上沒(méi)有諧波污染。具體采用復(fù)合控制策略,穩(wěn)態(tài)時(shí),換能器工作在DPLL鎖定頻率上;動(dòng)態(tài)時(shí),逐步修改匹配電抗大小,搜索輸出電流的最大值,再結(jié)合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實(shí)現(xiàn)功率連續(xù)可調(diào)。該超聲波換能系統(tǒng)能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率,即使頻率發(fā)生漂移系統(tǒng)仍能保持工作在最佳狀態(tài),具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽: 動(dòng)態(tài) 換能器 超聲波電源
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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