本課題是國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目“微型燃?xì)廨啓C(jī)一高速發(fā)電機(jī)分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機(jī)的體積小、功率密度大和效率高，正在成為電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。高速電機(jī)的主要特點(diǎn)有兩個：一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率，由此決定了不同于普通電機(jī)的高速電機(jī)特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對高速永磁電機(jī)的機(jī)械與電磁特性及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，主要包括以下內(nèi)容： 首先，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析。根據(jù)永磁體抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的特點(diǎn)，提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強(qiáng)度合金鋼護(hù)套的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體與護(hù)套之間采用過盈配合，用護(hù)套對永磁體施加的靜態(tài)預(yù)壓力抵消高速旋轉(zhuǎn)離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使永磁體高速旋轉(zhuǎn)時仍承受一定的壓應(yīng)力，從而保證永磁轉(zhuǎn)子的安全運(yùn)行。基于彈性力學(xué)厚壁筒理論與有限元接觸理論，建立了新型高速永磁轉(zhuǎn)子應(yīng)力計(jì)算模型，確定了護(hù)套和永磁體之間的過盈量，計(jì)算了永磁體和護(hù)套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度計(jì)算方法已應(yīng)用于高速永磁電機(jī)的樣機(jī)設(shè)計(jì)。 其次，進(jìn)行了高速永磁轉(zhuǎn)子的剛度分析和磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算。基于電磁場理論分析了磁力軸承支承的各向同性，利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計(jì)算了磁力軸承的線性支承剛度，在對高速電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化的基礎(chǔ)上建立了磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)方程，采用有限元法計(jì)算了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計(jì)算方法設(shè)計(jì)的1臺采用磁力軸承的高速電機(jī)，已成功實(shí)現(xiàn)60000r/min的運(yùn)行。 再次，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)的定子設(shè)計(jì)，提出了一種新型環(huán)形繞組結(jié)構(gòu)。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個槽中，而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個槽中，不但增加了定子表面的通風(fēng)散熱面積，使冷卻氣流直接冷卻定子繞組，更為重要的是，解決了傳統(tǒng)2極電機(jī)繞組端部軸向過長的難題，使轉(zhuǎn)子軸向長度大為縮短，從而增加了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后，采用場路耦合以及解析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析計(jì)算了高速永磁電機(jī)的損耗和溫升，并對高速永磁發(fā)電機(jī)的電磁特性進(jìn)行了仿真。高速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小和功率密度大，然而隨之而來的缺點(diǎn)是單位體積的損耗大，以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準(zhǔn)確計(jì)算對高速電機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計(jì)算高速電機(jī)的高頻鐵耗，對定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件，進(jìn)行了不同頻率和不同軋制方向的導(dǎo)磁性能和損耗系數(shù)測定。然后采用場路耦合的方法，分析計(jì)算了高速電機(jī)的定子鐵耗和銅耗、轉(zhuǎn)子護(hù)套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)磨損耗。在損耗分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算了高速電機(jī)的溫升。最后，設(shè)計(jì)制造了一臺額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了初步的試驗(yàn)研究。測量了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行時的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動勢波形。通過與仿真結(jié)果的對比，部分驗(yàn)證了高速永磁電機(jī)理論分析和設(shè)計(jì)方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出一種高速永磁電機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，為進(jìn)一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-04-24
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勵磁控制系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它的特性好壞直接影響電機(jī)及電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。 基于此，利用仿真的方式對勵磁控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究并給出了相關(guān)結(jié)論，同時提出了一些新的控制算法，并建立了一個勵磁控制系統(tǒng)仿真平臺。 首先，從同步電機(jī)和勵磁系統(tǒng)的模型入手，根據(jù)研究需要修改了同步電機(jī)的仿真模型，詳細(xì)地介紹了檢測單元、控制單元和勵磁系統(tǒng)主回路模型，在總結(jié)普通PID調(diào)節(jié)方式不足的基礎(chǔ)上提出了一種性能優(yōu)越的非線性PID控制方式。 其次，分別在有刷和無刷勵磁系統(tǒng)下，對普通PID、非線性PID和模糊自適應(yīng)PID三種控制方式在階躍響應(yīng)和突變負(fù)載的情況下進(jìn)行仿真，對輸出的機(jī)端電壓進(jìn)行分析并得出相關(guān)結(jié)論。 除了對通用的勵磁控制算法進(jìn)行仿真分析外，提出了一種基于同步電機(jī)本身的勵磁控制算法，這種控制方式是對勵磁電流進(jìn)行閉環(huán)控制，并輔以非線性的PID控制進(jìn)行進(jìn)行精度調(diào)節(jié)。針對這種方式，提出了兩種實(shí)現(xiàn)方案。同樣在有刷和無刷勵磁系統(tǒng)下進(jìn)行階躍響應(yīng)和突變負(fù)載的仿真分析研究。仿真測試表明，這種控制算法在控制的快速性和穩(wěn)定性方面優(yōu)于通用的控制方式。 最后，鑒于勵磁控制系統(tǒng)仿真的重復(fù)性及操作的繁瑣性，建立了一種基于MATLAB GUI的勵磁控制仿真平臺，借助此平臺對SIMULINK模型操作，可以方便地實(shí)現(xiàn)對參數(shù)的設(shè)置與修改、模型的查看和修正、仿真的顯示及相關(guān)的輔助操作等等，可以極大地簡化仿真的操作過程，提高仿真的效率。另外，此平臺的實(shí)現(xiàn)也為其它系統(tǒng)類型仿真界面的建立提供了重要的參考。
標(biāo)簽： 同步發(fā)電機(jī) 勵磁控制 仿真研究
上傳時間： 2013-04-24
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v無刷直流電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來越廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動機(jī)采用無位置傳感器控制，電動機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡單，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，相對于有位置傳感器控制優(yōu)勢明顯。本論文圍繞無刷直流電動機(jī)的無位置傳感器控制進(jìn)行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無刷直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無刷直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，為分析無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)無刷直流電動機(jī)反電勢過零檢測原理，對反電勢過零檢測法的各種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，比較各種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)上，給出帶通濾波法及其簡化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢三次諧波的方法。論文將直流電源負(fù)端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題-起動方法進(jìn)行研究，在詳細(xì)分析“三段式”起動方法的實(shí)現(xiàn)過程的基礎(chǔ)上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制換相方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的換相方法，提高了電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法，無需對三次諧波積分即可得到換相時刻。 濾波器是反電勢法中反電勢過零檢測電路的重要組成部分。論文在分析無刷直流電動機(jī)端電壓信號特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，給出濾波電路的技術(shù)要求，根據(jù)濾波器基本設(shè)計(jì)原理，分別對一階RC無源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過檢測反電勢過零點(diǎn)獲得可靠的換相信號創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測誤差的原因，提出了相應(yīng)的校正方法。通過分析無刷直流電動機(jī)的換相過程，建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學(xué)模型，研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動機(jī)超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導(dǎo)通相環(huán)流，在理論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了仿真計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計(jì)和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)建了由IGBT組成的簡化逆變器模型，并進(jìn)行仿真研究。針對不同的開關(guān)頻率和柵極電阻，定量計(jì)算了IGBT開關(guān)過程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對逆變器的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。最后，論文研制了基于反電勢過零檢測法的無位置傳感器無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢過零檢測電路、驅(qū)動和逆變電路以及保護(hù)電路等，控制軟件包括電動機(jī)起動模塊(包括定位、加速、切換)、電動機(jī)運(yùn)行控制模塊(包括過零檢測及校正、換相)和各保護(hù)功能模塊。對系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對論文中所分析和提出的各種方法進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制 無刷直流電動機(jī)
上傳時間： 2013-06-06
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隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,越來越多的電力電子裝置被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域,其中相當(dāng)一部分負(fù)荷具有非線性或具有時變特性,使電網(wǎng)中暫態(tài)沖擊、無功功率、高次諧波及三相不平衡問題日趨嚴(yán)重,給電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成嚴(yán)重的污染和損耗.因此,對電力系統(tǒng)進(jìn)行諧波抑制和無功補(bǔ)償,提高電網(wǎng)供電質(zhì)量變得十分重要.電力有源濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)與無源濾波器相比,APF具有高度可控制和快速響應(yīng)特性,并且能跟蹤補(bǔ)償各次諧波、自動產(chǎn)生所需變化的無功功率和諧波功率,其特性不受系統(tǒng)影響,無諧波放大威脅.并聯(lián)型電力有源濾波器(Shunt Active Power Filter,簡稱SAPF)更是得到了廣泛的應(yīng)用. 近年來,自適應(yīng)算法中的遞推最小二乘法(簡稱RLS)應(yīng)用越來越廣泛,該算法簡單,收斂速度快.應(yīng)用基于RLS自適應(yīng)算法的濾波器(簡稱RLS濾波器),可以快速有效的濾除雜波,同時自動調(diào)整濾波器參數(shù),不斷改進(jìn)濾波性能,最終得到所需的信號. 本文研究了基于平均功率和RLS自適應(yīng)算法的并聯(lián)型有源濾波器.它的參考電流是一個同電網(wǎng)相電壓同相位的三相平衡的有功電流,它包含兩個分量:一個是由實(shí)測的三相負(fù)載瞬時功率計(jì)算得到的,基于平均功率算法的電網(wǎng)應(yīng)該為負(fù)載各相提供的有功電流瞬時參考值；另一個是為了維持有源濾波器中逆變器的直流母線電壓基本恒定,主要通過RLS濾波器計(jì)算得出的電網(wǎng)各相應(yīng)該提供的有功電流瞬時參考值.兩個分量的計(jì)算共同構(gòu)成了該有源濾波器參考電流的計(jì)算.補(bǔ)償電流指令值與實(shí)際補(bǔ)償電流比較生成控制逆變橋工作的PWM脈沖,生成補(bǔ)償電流,達(dá)到補(bǔ)償負(fù)載無功和抑制諧波的目的. 應(yīng)用RLS濾波器得到維持直流母線電壓恒定的直流側(cè)有功系數(shù)A<,dc>,克服了傳統(tǒng)PI控制中參數(shù)難以得到且由于參數(shù)過于敏感而導(dǎo)致補(bǔ)償后電流紋波太大的問題.使得當(dāng)穩(wěn)態(tài)時SAPF自身的功率損耗和暫態(tài)負(fù)載變化時因?yàn)橹绷鱾?cè)電容提供電網(wǎng)和負(fù)載之間的有功功率差而引起的電壓的波動迅速反饋到指令電流的計(jì)算中.RLS算法收斂快,SAPF實(shí)時性大大提高.基于該方法的SAPF結(jié)構(gòu)簡單,無需鎖相器. 根據(jù)本文的算法應(yīng)用MATAB建立了仿真系統(tǒng),仿真結(jié)果表明基于該算法的SAPF的可行性和實(shí)時性.
標(biāo)簽： RLS 功率 自適應(yīng)算法
上傳時間： 2013-04-24
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滾筒式洗衣機(jī)在其工作運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是其脫水甩干時的振動，一直是個突出的問題。滾筒洗衣機(jī)在運(yùn)行過程中由于衣物的不平衡分布，會使?jié)L筒受到變載荷與變方向偏心力激勵的作用并引起激烈的振動，使得整機(jī)的振動不僅產(chǎn)生很大的噪音，而且對洗衣機(jī)機(jī)械與電器部件的壽命產(chǎn)生影響。因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)械減振方法存在通用性方面的限制，近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，從機(jī)電一體化系統(tǒng)的角度出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械、電子、電機(jī)等方面的技術(shù)，提高洗衣機(jī)的振動控制效果已成為趨勢。 本文從課題要求和實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，在與日本松下公司合作的基礎(chǔ)上，針對National NA—V82型號滾筒洗衣機(jī)，以電力電子用數(shù)字控制開發(fā)系統(tǒng)MyWay PE—Expert作為控制系統(tǒng)，構(gòu)建了滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)平臺，并開發(fā)了一種新型的低振動的滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動控制方法。本文的結(jié)構(gòu)和主要研究內(nèi)容如下： 第一章簡單介紹了滾筒洗衣機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過對課題的背景介紹，闡述了課題的實(shí)際意義。其后詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)的機(jī)械減振手段以及新型的通過電機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的減振方法。通過對兩者的分析比較，提出了本文的主要工作及方案。 第二章介紹了驅(qū)動系統(tǒng)主要硬件組成及各部分之間的連接，給出了驅(qū)動系統(tǒng)的詳細(xì)連接圖。同時給出了基于矢量控制的驅(qū)動系統(tǒng)基本控制方法的原理和說明。最后還介紹了振動測量設(shè)備并確定其使用方案。 第三章研究了振動產(chǎn)生的機(jī)理，對振動規(guī)律進(jìn)行分析。提出了基于加速度傳感器的偏心負(fù)載位置以及質(zhì)量的實(shí)時測定方法。并通過仿真和實(shí)驗(yàn)分析，研究了脈動轉(zhuǎn)矩對電機(jī)振動的影響。最后在此基礎(chǔ)之上，提出了基于脈動轉(zhuǎn)矩的低振動的滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制方法：分段線性化振動抑制法以及自振動抑制法。 第四章通過實(shí)驗(yàn)研究，確定低振動驅(qū)動控制方法所需要的相關(guān)參數(shù)。并驗(yàn)證了偏心負(fù)載位置以及質(zhì)量實(shí)時測定方法的精度和基于脈動轉(zhuǎn)矩的低振動的滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制方法的效果。 第五章總結(jié)了研究的主要工作，并對未來的工作方向進(jìn)行了研究和討論。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)仿真對電力電子電路進(jìn)行分析和研究得到了日益廣泛的重視。盡管目前一些仿真軟件都有比較強(qiáng)大的功能，可以利用它們來完成某些電力電子裝置的某些分析工作，但是由于器件模型的限制和電力電子裝置負(fù)載的復(fù)雜性，使得這些軟件并不能完成對于電力電子裝置所要進(jìn)行的所有分析要求，特別是當(dāng)其被用于電力電子裝置故障運(yùn)行的仿真。針對上述問題，本論文在研究器件建模方法和裝置仿真方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用C++語言開發(fā)了一個可專門用于電力電子裝置仿真分析的程序。 本課題首先對于各種電力電子器件進(jìn)行建模。在對各種元器件特性深入研究的基礎(chǔ)上利用已知的電路原理和建模方法，抓住各具體電力電子器件的主要特征，建立其電路及邏輯仿真模型。由于本論文中研究的是電力電子裝置作為一個整體的特性，所以在對器件電路模型的建模過程采用高層次的電路模型，即理想開關(guān)模型和雙極性電阻模型。器件的邏輯模型則是通過皮特里網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)仿真的目的可建立不同精細(xì)程度的邏輯模型。因?yàn)槠骷壿嬆Ｐ偷慕＿^程中采取的逐步細(xì)化的原則與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中自頂而下，逐步求精的思想不謀而合，所以在仿真程序中采用C++語言對所建立的器件模型進(jìn)行描述。 針對電力電子裝置的非線性，病態(tài)特性和其負(fù)載的復(fù)雜性，使用階段仿真的思想進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。確定了仿真程序的總體結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了程序的模塊化設(shè)計(jì)。利用通用的狀態(tài)變化檢測模塊和兼容性檢測模塊在程序中確定電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的精確時刻，它們獨(dú)立于具體的電路結(jié)構(gòu)。狀態(tài)方程模塊和輸出方程模塊雖然與具體的電路結(jié)構(gòu)相關(guān)，但是亦可將其設(shè)計(jì)為模塊的形式，針對不同的電路結(jié)構(gòu)僅需改變模塊中對于狀態(tài)方程和輸出方程的描述。鑒于數(shù)值計(jì)算方法對于仿真結(jié)果的重要性，本論文中討論了幾種數(shù)值積分方法的特點(diǎn)及適用范圍，并在程序用編寫了幾種常用的算法，以供用戶選擇。通過對于瓦格納斬波器、三相全控整流橋和三相半控整流橋的仿真驗(yàn)證仿真程序的正確性和實(shí)用性。
上傳時間： 2013-07-16
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無刷直流電機(jī)是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和高性能永磁材料的出現(xiàn)而迅速發(fā)展起來的一種新型機(jī)電一體化電機(jī)。隨著無刷直流電機(jī)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，無位置傳感器控制方法的優(yōu)勢越來越明顯，特別是“反電勢法”無刷直流電機(jī)控制方法已經(jīng)發(fā)展成為最實(shí)用的無位置傳感器控制方法。 論文在介紹常用的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制方法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了“反電勢法”無刷直流電機(jī)控制原理。深入研究了兩種反電勢過零檢測方法，采用“直接反電勢法”設(shè)計(jì)了反電勢過零檢測電路。該方法不需要引出電機(jī)中性點(diǎn)，通過選擇PWM和導(dǎo)通控制策略，就能直接從電機(jī)端電壓獲得反電勢過零點(diǎn)信號。它避免了開關(guān)高頻調(diào)制產(chǎn)生的干擾，不需要對端電壓進(jìn)行濾波。建立了基于PSPICE軟件的仿真模型并對其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。以按摩椅用無刷直流電機(jī)為樣機(jī)，設(shè)計(jì)了“直接反電勢法”無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細(xì)介紹了電路各個組成部分，同時給出了控制系統(tǒng)中所采用的軟硬件抗干擾措施。 論文介紹了“直接反電勢法”無刷直流電機(jī)控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術(shù)，對“三段式”起動技術(shù)中轉(zhuǎn)子預(yù)定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并圍繞“三段式”起動技術(shù)詳細(xì)介紹了“直接反電勢法”控制軟件設(shè)計(jì)流程。 最后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種方法的可行性和正確性。
標(biāo)簽： 電勢 無刷直流電機(jī) 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-24
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變電站自動化系統(tǒng)在我國應(yīng)用發(fā)展十多年來，為保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。但目前也多少存在著二次接線復(fù)雜，自動化功能獨(dú)立、堆砌，缺少集成應(yīng)用和協(xié)同操作，數(shù)據(jù)缺乏有效利用等問題。這些問題大多是由變電站整體數(shù)字化水平不高、缺乏能夠完備實(shí)現(xiàn)信息標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備之間互操作的變電站通信標(biāo)準(zhǔn)造成的。 電力工業(yè)發(fā)展和市場化改革的深入對供電質(zhì)量和電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求不斷提高，作為輸配電系統(tǒng)的信息源和執(zhí)行終端，變電站數(shù)字化、信息化的要求越發(fā)迫切，數(shù)字化變電站成為變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。電子式電流/電壓互感器、智能開關(guān)等智能化一次設(shè)備的誕生使建設(shè)數(shù)字化變電站成為可能，高速、可靠和開放的通信網(wǎng)絡(luò)以及完備的通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)的保障，特別是最新頒布的變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)-IEC 61850為建設(shè)數(shù)字化變電站提供了全面規(guī)范。本文以IEC 61850和基于IEC 61850的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)為研究對象，結(jié)合新架構(gòu)的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺與試驗(yàn)系統(tǒng)研制的具體實(shí)踐，展開專門研究，主要內(nèi)容包括： ◇ IEC 61850的理論分析①揭示了IEC 61850與數(shù)字化變電站的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。 ②總結(jié)了IEC 61850的內(nèi)涵，通過分析說明IEC 61850不再是簡單的通信協(xié)議，更多意味的是變電站自動化系統(tǒng)的功能建模方法。 ③歸納了IEC 61850的主要技術(shù)特征，包括功能分層的變電站、面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ汀⒐δ芘c通信的解耦、變電站配置語言和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述等。 ④從“類”的角度入手分析了IEC 61850信息模型，指出信息模型具備了類的共性和特性。以合并單元為例，對信息模型的屬性和服務(wù)進(jìn)行了具體分析。 ◇ IEC 61850的應(yīng)用研究①從系統(tǒng)和設(shè)備兩個層面總結(jié)了實(shí)踐IEC 61850的一般步驟。 ②分析了采樣值傳輸(SVC)和通用變電站事件(GSE)2類重要的通信服務(wù)。 ③研究了核心ACSI、GOOSE、SMV、GSE管理、GSSE，時間及時間同步等通信模型的特殊通信服務(wù)映射。 ④討論了信息模型實(shí)體的構(gòu)建方法，即如何讓設(shè)備的實(shí)際功能、運(yùn)行機(jī)制和數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確和完備的實(shí)現(xiàn)設(shè)備對應(yīng)信息模型的所有細(xì)節(jié)。IEC 61850沒有對實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的具體方法作出規(guī)定，這給各廠商在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上留出了足夠的自由發(fā)揮空間。但同時我們注意到若僅在“形態(tài)”層面上實(shí)踐IEC 61850，而不顧及IEC 61850的內(nèi)涵和應(yīng)用價(jià)值，則可能無法實(shí)現(xiàn)IEC 61850的預(yù)定目標(biāo)或使IEC 61850的有益效果大打折扣。出于如此考慮，在提出3種可能的構(gòu)建方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)過分析從中選擇出作者認(rèn)為最優(yōu)的方案，并給出了示例。 ◇基于IEC 61850的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)(CNDS)的研究①在分析以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法的基礎(chǔ)上，針對標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)存在延時不確定的問題，總結(jié)了提高以太網(wǎng)實(shí)時性能的主要措施，并從中選擇出適用于CNDS的措施。 ②分析了CNDS的特征，特別是與同樣基于以太網(wǎng)的一般局域網(wǎng)的區(qū)別，針對CNDS在網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性等方面的特殊要求，提出了應(yīng)對措施和解決方案。 ③提出了過程子網(wǎng)和全站惟一網(wǎng)絡(luò)2種組網(wǎng)方案。通過分析各自的特點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)難度，指出過程子網(wǎng)目前較易實(shí)現(xiàn)，而全站惟一網(wǎng)絡(luò)將憑借信息高度共享等優(yōu)勢成為CNDS的最終形態(tài)。闡述了VLAN、由交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余等組網(wǎng)技術(shù)在SAS中的應(yīng)用方法及IED自身通信冗余的實(shí)現(xiàn)方法。 ④歸納了CNDS數(shù)據(jù)流的類型和到達(dá)時間規(guī)律：建立了簡單數(shù)據(jù)流模型為表征數(shù)據(jù)流、研究數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)特征和分析CNDS性能提供了有用工具；分析了TcP協(xié)議及其運(yùn)行機(jī)制，提出了TcP應(yīng)用于CNDS的優(yōu)化方法。 ⑤利用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，建立了EMAC和TCP/IP仿真節(jié)點(diǎn)模型，對以太網(wǎng)、TCP和交換式以太網(wǎng)的基本特征等進(jìn)行了仿真研究；依據(jù)CNDS實(shí)際承載的功能，建立了過程子網(wǎng)和站級網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)仿真模型，圍繞網(wǎng)絡(luò)延時和端到端延時等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，對不同組網(wǎng)方式和應(yīng)用功能下的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了考察，得出了具有普遍適用性的結(jié)論和建議，為分析解決此類問題提供了通用方法。 ◇可接入CNDS的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺與試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)①闡述了一種新架構(gòu)的、能夠無縫接入CNDS并具有多種運(yùn)行方式的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺與試驗(yàn)系統(tǒng)的軟硬設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。提出了適用于數(shù)字保護(hù)的RTOS多任務(wù)劃分方法。 ②以饋線保護(hù)測控裝置為例，建立了平臺的IEC 61850信息模型。以此為基礎(chǔ)，在平臺內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了利用SMV和GOOSE報(bào)文傳輸采樣值和開入/開出信息，即實(shí)現(xiàn)了遵循IEC 61850的過程層通信，為平臺接入IEC 61850系統(tǒng)和數(shù)字化變電站做好了準(zhǔn)備。 ③進(jìn)行了保護(hù)測量功能和過程層通信試驗(yàn)，驗(yàn)證了平臺的可用性和過程層通信的可靠性，為類似設(shè)計(jì)方法在間隔層IED上的應(yīng)用提供了可信依據(jù)。
上傳時間： 2013-05-28
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永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor)因功率密度大、效率高、過載能力強(qiáng)、控制性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，在中小容量調(diào)速系統(tǒng)和高精度調(diào)速場合發(fā)展迅速。但由于永磁同步電機(jī)的磁場具有獨(dú)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(qiáng)非線性、時變和多變量系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)速就需對其控制策略進(jìn)行深入研究。 永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，位置傳感器的存在使得系統(tǒng)成本增加、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性降低，所以永磁同步電機(jī)的無位置傳感器控制成為一個新的研究熱點(diǎn)。本文擬借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)良好的逼近能力，實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的無位置傳感器控制。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural Network)可以逼近任意復(fù)雜非線性映射，具有很強(qiáng)的自學(xué)習(xí)自適應(yīng)能力，十分適合于解決復(fù)雜的非線性控制問題。其中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前廣泛應(yīng)用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之一，得到了較為深入的研究，其結(jié)構(gòu)簡單，需要離線確定的參數(shù)少、泛化能力強(qiáng)、逼近精度高、實(shí)時性強(qiáng)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的調(diào)速控制具有重要意義。 文中提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)自適應(yīng)調(diào)速控制策略，建立了一種包含辨識網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的雙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。辨識網(wǎng)絡(luò)在線動態(tài)辨識系統(tǒng)輸出并對控制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，控制網(wǎng)絡(luò)與PI控制方法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)自適應(yīng)轉(zhuǎn)速控制。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快、實(shí)時性較強(qiáng)、精度較高。 文中提出了一種基于混合訓(xùn)練算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)永磁同步電機(jī)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(jié)合的混合算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練后，將其用于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角在線估計(jì)。結(jié)果表明，該訓(xùn)練算法可以有效地加快神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度，且估計(jì)的轉(zhuǎn)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(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了相應(yīng)的軟硬件設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的各種控制策略奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。DSP控制系統(tǒng)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練提供樣本，為研究永磁同步電機(jī)的自適應(yīng)調(diào)速控制和轉(zhuǎn)子位置角估計(jì)創(chuàng)造了條件。
標(biāo)簽： BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 永磁同步電機(jī) 自適應(yīng)控制
上傳時間： 2013-07-03
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射頻識別技術(shù)是一種自20 世紀(jì)80 年代新興的自動識別技術(shù)。它是利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信。相對于普遍應(yīng)用的13.56MHz 射頻識別系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中的868MHz 射頻識別系統(tǒng)有著更多的優(yōu)點(diǎn)：讀寫距離遠(yuǎn)，閱讀速度快等，是目前國際上RFID產(chǎn)品發(fā)展的熱點(diǎn)。 本課題研究的內(nèi)容包括研究符合ISO18000－6 標(biāo)準(zhǔn)的超高頻RFID 電子標(biāo)簽的主要特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作原理及讀寫方法, 重點(diǎn)在于與其相應(yīng)讀卡器的設(shè)計(jì)方案, 包括讀卡器的硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序流程以及與上位機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)。 在硬件設(shè)計(jì)中，選用ATMEL 公司的AVR 單片機(jī)ATmega8 作為主控制器，設(shè)計(jì)了主控、復(fù)位、串行通信等電路。并以RFM 公司開發(fā)的TRC101 為射頻收發(fā)芯片進(jìn)行了射頻收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)。 軟件設(shè)計(jì)采用模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程的思想，單片機(jī)編程語言為匯編語言，與上位機(jī)串行通信采用Visual Basic 編程。經(jīng)過測試，誤碼率較低，編制的防沖突程序?qū)崿F(xiàn)了基于隨機(jī)二進(jìn)制算法的防沖突功能。 本設(shè)計(jì)具有可靠性高，模塊化設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，通過驗(yàn)證,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到了預(yù)期的目的，并證明了本設(shè)計(jì)性能的穩(wěn)定性和可靠性。
上傳時間： 2013-04-24
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