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電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生幾倍于額定電流的沖擊電流，不僅對(duì)電網(wǎng)造成不良影響，而且嚴(yán)重的影響電機(jī)的使用壽命。為了改善電機(jī)的啟動(dòng)特性，在電機(jī)領(lǐng)域采用由晶閘管控制的電機(jī)軟啟動(dòng)器，基于電機(jī)軟啟動(dòng)器的優(yōu)良特性，本文提出了一種基于高速數(shù)字處理器TMS320LF2407A的高性能的異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器。 異步電機(jī)在輕載運(yùn)行時(shí)，功率損耗增大，功率因數(shù)和效率都大大降低，造成了大量電能的浪費(fèi)。本文從理論上分析了影響損耗的各種因素，提出了降壓節(jié)能方案，然后進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案效果。 本文利用MATLAB搭建了軟起動(dòng)器系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)軟起動(dòng)的控制方式進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明該軟起動(dòng)器系統(tǒng)可以有效地減小異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。本文同時(shí)也闡述了晶閘管調(diào)壓電路及軟起動(dòng)器主電路的工作原理、軟起動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)和功能以及軟件設(shè)計(jì)。 利用TMS320LF2407A和89S52組成的雙CPU系統(tǒng)，研制了性能優(yōu)良、操作簡(jiǎn)易、界面清晰的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器，本文給出了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)思想和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)曲線。實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)具有良好的控制特性。
標(biāo)簽： DSP 異步電動(dòng)機(jī) 節(jié)能
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于數(shù)字化焊機(jī)系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，本文開(kāi)展了對(duì)數(shù)字化IGBT逆變焊機(jī)控制系統(tǒng)的研究工作，設(shè)計(jì)了數(shù)字化逆變焊機(jī)的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機(jī)”的概念，分析了數(shù)字化焊機(jī)較傳統(tǒng)的焊機(jī)的優(yōu)勢(shì)，然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展形勢(shì)，針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)，闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究?jī)?nèi)容。文章隨后列出了整個(gè)數(shù)字化逆變焊機(jī)的設(shè)計(jì)思路和方案，簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字信號(hào)處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點(diǎn)，較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號(hào)。 逆變焊機(jī)的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(逆變頻率20KHz)，由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡(jiǎn)略介紹了主電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及元件的選型和參數(shù)的計(jì)算，并對(duì)所設(shè)計(jì)的主電路進(jìn)行了Matlab計(jì)算機(jī)仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用TI(美國(guó)德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU，由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點(diǎn)，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護(hù)模塊、鍵盤(pán)與顯示模塊等主要模塊的作用下對(duì)整個(gè)焊接電源進(jìn)行了實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制與焊接過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制，即：控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計(jì)了專門(mén)的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過(guò)“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊M57959L，進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對(duì)輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，采用離散的PI控制算法計(jì)算后，輸出相應(yīng)的控制量來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬，進(jìn)而調(diào)制輸出電流，達(dá)到控制焊機(jī)輸出的目的。 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門(mén)極驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機(jī)的工作要求。 最后，在對(duì)本文做簡(jiǎn)要總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)于本逆變焊機(jī)的進(jìn)一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機(jī)控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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本文首先介紹無(wú)刷直流電機(jī)原理及其常用的控制方法。在建立了無(wú)刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真模型，并對(duì)各個(gè)仿真模塊進(jìn)行了分析。設(shè)計(jì)了無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路。該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機(jī)為核心，功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個(gè)組成部分，給出了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施。針對(duì)雙閉環(huán)無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，深入研究了基于串級(jí)PI控制的控制策略，給出了參數(shù)選擇方法，并進(jìn)行了仿真分析。根據(jù)所設(shè)計(jì)的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應(yīng)用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實(shí)現(xiàn)模塊，包括啟動(dòng)按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應(yīng)用層程序調(diào)用物理層程序模塊，通過(guò)一定的算法邏輯，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)軟件的功能。最后對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。給出了系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓、速度和電流等信號(hào)的實(shí)測(cè)波形，并進(jìn)行了分析。調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有良好的調(diào)速性能，達(dá)到預(yù)期的效果。
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流電機(jī) 控制研究 調(diào)速
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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本文首先簡(jiǎn)述了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展和研究重點(diǎn)，介紹了異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的不同控制策略，詳細(xì)論述了異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的基本原理：異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換、矢量控制的基本方程式、轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)方法、矢量控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等，并重點(diǎn)分析了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的基本原理、控制算法以及在TMS320LF2407中的實(shí)現(xiàn)方法。 從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，本文設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了一套以DSP芯片TMS320LF2407為核心的有速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，并給出了硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)的功率電路采用電壓型的交-直-交變壓變頻結(jié)構(gòu)，由整流電路、濾波電路及智能功率模塊IPM(PM15RSH120)逆變電路構(gòu)成；控制電路以DSP芯片TMS320LF2407為核心，加上PWM信號(hào)發(fā)生電路、定子電流檢測(cè)電路、直流母線電壓檢測(cè)電路、智能功率模塊驅(qū)動(dòng)電路、速度檢測(cè)電路、系統(tǒng)保護(hù)電路等，構(gòu)成了功能齊全的異步電機(jī)全數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)。 在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)無(wú)速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了有益的探索。提出了改進(jìn)的電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型，消除了電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型中純積分環(huán)節(jié)所固有的漂移問(wèn)題和積累誤差對(duì)實(shí)際系統(tǒng)性能的影響。在傳統(tǒng)型參考自適應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)中原有的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用一個(gè)具有在線學(xué)習(xí)能力的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代，提出一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)方法，并給出了速度估計(jì)器的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法。最后對(duì)基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)速估計(jì)的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的性能。
標(biāo)簽： 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 異步電機(jī) 轉(zhuǎn)速
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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能源和環(huán)境的雙重壓力、電子技術(shù)與控制理論的飛速發(fā)展使得柴油機(jī)控制能夠采用電子控制技術(shù)，并成為柴油機(jī)控制的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車牽引用的柴油機(jī)(12V240ZJ6E)，主要研究其電控單體泵的電子控制技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了電控單體泵在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的電子控制，為最終降低內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)在輕載工況下的燃油消耗率并改善其排放打下基礎(chǔ)。在以下三方面展開(kāi)研究工作： 首先，根據(jù)柴油機(jī)的燃油噴射原理，深入研究高壓燃油在泵-管-嘴系統(tǒng)中的傳遞規(guī)律，分析燃油噴射系統(tǒng)的各種電子控制方式，結(jié)合我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)改造的現(xiàn)狀并參考國(guó)內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例，確定采用“電控單體泵系統(tǒng)”方案。針對(duì)性地分析電控單體泵的特性，總結(jié)出電控單體泵的控制規(guī)律。 其次，設(shè)計(jì)電控單體泵的高速大流量電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊，其性能直接影響電磁閥的響應(yīng)特性。通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比的方法獲得不同驅(qū)動(dòng)電壓、不同續(xù)流回路情況時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，找出最優(yōu)電路參數(shù)和控制參數(shù)。用于多缸柴油機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊可以修正各單體泵噴油特性的差異。 第三，設(shè)計(jì)凸輪軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量模塊。采集安裝于凸輪軸上的測(cè)速齒輪的脈沖信號(hào)，計(jì)算凸輪軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和相位，并對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)測(cè)，為查找脈譜表以確定噴油定時(shí)和噴油量奠定基礎(chǔ)。凸輪軸轉(zhuǎn)速的預(yù)測(cè)方法為“相鄰區(qū)間+自適應(yīng)參數(shù)修正”。 最后，設(shè)計(jì)控制電路，以數(shù)字信號(hào)處理器為主控芯片。在數(shù)字信號(hào)處理器中完成柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量和電磁閥驅(qū)動(dòng)脈沖生成。由于內(nèi)燃機(jī)車上的電磁環(huán)境比較惡劣，采用了抗干擾措施。 通過(guò)上述工作，掌握了電控單體泵系統(tǒng)的基本特性，完成了電子控制單元主要電路的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)凸輪軸的測(cè)速和電磁閥的控制。電子控制單元在電控單體泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，測(cè)速準(zhǔn)確、電磁閥驅(qū)動(dòng)及其控制方式合理，為后續(xù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 內(nèi)燃機(jī) 車用 柴油機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：xz85592677
永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種機(jī)械、電氣、電子一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代輕重工業(yè)中應(yīng)用廣泛。現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)需求的快速發(fā)展對(duì)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求不斷提高，因此研究具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、控制精度高的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 本文介紹了永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的組成和研究方向，介紹了英飛凌XC167Cl高性能16位單片機(jī)，進(jìn)而對(duì)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的類型進(jìn)行了介紹，同時(shí)分析了永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理，建立了比較完善的數(shù)學(xué)模型，并詳細(xì)闡述了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因和消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的一般方法。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于英飛凌XC167Cl高性能16位單片機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用PWM方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)數(shù)字PI器的應(yīng)用使得控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。單片機(jī)和液晶顯示與鍵盤(pán)給定模塊之間的串行通信實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)信息在人機(jī)間的傳輸，為系統(tǒng)的調(diào)試帶來(lái)了靈活性，也為控制系統(tǒng)中參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和給定提供了方便。 在本文的最后，就采集到的部分波形，分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并提出了對(duì)本系統(tǒng)的總結(jié)和展望。 實(shí)驗(yàn)表明，本文所采用的英飛凌XC167Cl高性能16位單片機(jī)具有極高的性能，以其為核心的控制系統(tǒng)具有運(yùn)行性能良好、調(diào)試方便、升級(jí)換代容易等特點(diǎn)，為后續(xù)的研究工作提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和借鑒。
上傳時(shí)間： 2013-05-25
上傳用戶：fanghao
永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor)因功率密度大、效率高、過(guò)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(chǎng)合發(fā)展迅速。但由于永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)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(gè)強(qiáng)非線性、時(shí)變和多變量系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)速就需對(duì)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(wú)位置傳感器控制成為一個(gè)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(wú)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(wèn)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(jiǎn)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(shí)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(shí)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(shí)網(wǎng)絡(luò)在線動(dòng)態(tài)辨識(shí)系統(tǒng)輸出并對(duì)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(dòng)態(tài)響應(yīng)快、實(shí)時(shí)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(wú)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(duì)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(shí)間： 2013-07-03
上傳用戶：kakuki123
高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲(chǔ)能、電動(dòng)工具、空氣壓縮機(jī)、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無(wú)刷直流電機(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，其主要問(wèn)題在于：（1）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)主要問(wèn)題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時(shí)間和空間諧波以及定子槽開(kāi)口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過(guò)優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開(kāi)口和氣隙長(zhǎng)度的大小來(lái)降低電流空間諧波和氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗；通過(guò)合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來(lái)減小電流時(shí)間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對(duì)轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計(jì)算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開(kāi)口大小、以及氣隙長(zhǎng)度對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對(duì)于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺(tái)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開(kāi)口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計(jì)及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場(chǎng)影響的解析模型計(jì)算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過(guò)有限元仿真對(duì)解析計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量，該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開(kāi)口和氣隙長(zhǎng)度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開(kāi)口的增加或者氣隙長(zhǎng)度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電流波形中含有大量的時(shí)間諧波分量，其中5次和7次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗，是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，分析表明：永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān)，對(duì)于本文設(shè)計(jì)的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時(shí)，永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗；反之，永磁體分塊會(huì)使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，在永磁體表面通常包裹一層高強(qiáng)度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導(dǎo)率的包裹材料對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場(chǎng)的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場(chǎng)抵消了氣隙磁場(chǎng)的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小，當(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時(shí)間諧波的透入深度時(shí)，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對(duì)于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計(jì)了兩臺(tái)電感值不同的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)，通過(guò)研究表明：電感越大，電流變化越平緩，電流的諧波分量越低，轉(zhuǎn)子渦流損耗越小，因此通過(guò)合理地增加繞組電感能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。對(duì)比分析了平行充磁和徑向充磁對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計(jì)并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：?jiǎn)味耸捷S承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40，000rpm以上時(shí)，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運(yùn)行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗，使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時(shí)的1/2；斬波控制會(huì)引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過(guò)計(jì)算繞組反電勢(shì)系數(shù)的方法，得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡(jiǎn)化的暫態(tài)溫度場(chǎng)有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是工業(yè)控制中常用的一種電機(jī)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需位置和速度傳感器，并且具有很高的精度，因而在辦公設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的效率和運(yùn)行精度，性能優(yōu)異，是本文的研究對(duì)象。然而，采用傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)行噪聲大、易振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致失步。 實(shí)踐證明，細(xì)分控制可以有效的減小步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行中的振動(dòng)和噪聲，增加電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。由于混合式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行原理類似于同步電機(jī)，因而可以借鑒同步電機(jī)先進(jìn)的控制方法來(lái)控制混合式步進(jìn)電機(jī)。本文將同步電機(jī)常用的矢量控制應(yīng)用到混合式步進(jìn)電機(jī)控制中，實(shí)現(xiàn)了混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角的任意細(xì)分控制，取得了良好的效果。 文章分析了三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(jìn)電機(jī)理想的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)數(shù)學(xué)模型提出了相應(yīng)的控制方案。 以數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF2403A為核心，設(shè)計(jì)了三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的硬件和軟件。數(shù)字PI調(diào)節(jié)器和空間矢量PWM技術(shù)是本控制系統(tǒng)的核心，文中詳細(xì)介紹了PI調(diào)節(jié)器和空間矢量PWM的原理及數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。 最后介紹了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了控制方案的可行性，也表明了本課題設(shè)計(jì)的控制器具有優(yōu)良的性能。
標(biāo)簽： DSP 三相混合式 步進(jìn)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開(kāi)始，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動(dòng)機(jī)，交流傳動(dòng)變得越來(lái)越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重大的作用。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動(dòng)場(chǎng)合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，而對(duì)于這些應(yīng)用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制問(wèn)題。本文針對(duì)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過(guò)參數(shù)辨識(shí)來(lái)提高永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制性能，借助自行開(kāi)發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)定向控制，參數(shù)辨識(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開(kāi)深入的研究。 本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)通過(guò)參數(shù)辨識(shí)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對(duì)不同情況，通過(guò)改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識(shí)方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動(dòng)基于磁場(chǎng)定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對(duì)控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對(duì)永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)辨識(shí)的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識(shí)。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，該方法不需要觀測(cè)的磁鏈信號(hào)，消除了磁鏈觀測(cè)和參數(shù)辨識(shí)的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對(duì)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)以后，仍然是非線性方程，為了對(duì)電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開(kāi)發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場(chǎng)定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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