本論文主要對(duì)燃料電池用DC/AC變換器的主電路拓?fù)洹⒚}寬調(diào)制(PWM)方式、控制系統(tǒng)硬件電路、控制策略以及電磁兼容(EMC)問(wèn)題進(jìn)行了研究。考慮到燃料電池(Fuel Cell)的特性和DC/AC變換器的應(yīng)用場(chǎng)合，本文主要對(duì)單相DC/AC變換器做了研究。 首先，針對(duì)單相DC/AC變換器，分析了它們的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理以及脈寬調(diào)制方式。 其次，完成了DSP控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。DC/AC變換器的控制系統(tǒng)硬件電路，主要包括DSP最小系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、信號(hào)檢測(cè)與調(diào)理電路、CAN通信以及SCI串口通信電路等。變換器控制策略則采用電壓環(huán)控制，瞬時(shí)值電壓以及有效值電壓控制都采用PI調(diào)節(jié)，并且闡述了如何通過(guò)DSP實(shí)現(xiàn)PWM脈沖。 另外本文還研究了DC/AC變換器控制電路板的電磁兼容(EMC)問(wèn)題。針對(duì)一些電磁干擾(EMI)問(wèn)題，提出了相應(yīng)的抑制措施。主要研究了開關(guān)電源EMI濾波器的設(shè)計(jì)方法。 最后，經(jīng)過(guò)相關(guān)試驗(yàn)，給出了結(jié)論，也提出了今后需要進(jìn)一步研究的方向。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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本文對(duì)燃料電池車用DC/DC變換器的基本原理以及控制策略進(jìn)行了較為詳盡的分析和討論，對(duì)基于ARM的DC/DC變換器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)作了較為詳盡的論述，對(duì)控制系統(tǒng)的電磁兼容作了詳細(xì)的研究并給出了提高電磁兼容能力的措施。本文介紹了本課題研究的背景，燃料電池電動(dòng)汽車的特性和研究的目的與意義并分析了大功率DC/DC變換器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理和電磁兼容環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，從控制電路的最小系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、脈沖發(fā)生系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)電路、CAN通訊電路等方面重點(diǎn)討論了DC/DC變換器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。本文在DC/DC變換器電感電流連續(xù)狀態(tài)空間小信號(hào)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)大功率DC/DC變換器單環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真分析，給出了具有實(shí)際指導(dǎo)意義的結(jié)論，設(shè)計(jì)了基于ARM控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)并編寫了相應(yīng)的軟件代碼。此外，本文從硬件和軟件兩個(gè)方面重點(diǎn)討論了控制系統(tǒng)的電磁兼容以及抗干擾措施。在系統(tǒng)硬件和軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行了功率試驗(yàn)并給出了試驗(yàn)結(jié)果以及今后改進(jìn)的方向。
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，永磁同步電機(jī)(PMSM)由于其良好的性能，正得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。永磁同步電機(jī)的控制策略有很多，不同的控制策略各有千秋。有的滿足了高性能要求，但成本卻很高；有的滿足了硬件低成本要求，但軟件算法非常復(fù)雜、或者性能不理想，等等。因此，針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合，開發(fā)出性能價(jià)格比優(yōu)越的控制器系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。 本課題就是基于此思想，兼顧硬件成本和軟件可行性，運(yùn)用低成本策略、較優(yōu)的軟件算法設(shè)計(jì)出雙閉環(huán)控制器系統(tǒng)，在低成本傳感器條件下實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)正弦波驅(qū)動(dòng)控制。 本文根據(jù)永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向下的空間矢量數(shù)學(xué)模型，對(duì)其控制所需的位置、速度和電流參數(shù)展開分析。提出了基于離散位置信號(hào)進(jìn)行位置預(yù)估的原理，并分析了復(fù)雜工況下位置信號(hào)的矯正問(wèn)題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉(zhuǎn)換，解決了肩動(dòng)過(guò)程中永磁同步電機(jī)脈動(dòng)和失步問(wèn)題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)系統(tǒng)直流側(cè)電阻采樣計(jì)算相電流原理。設(shè)計(jì)了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)的控制系統(tǒng)，外圍功率驅(qū)動(dòng)電路以及過(guò)電流保護(hù)等電路。編制了基于離散位置信號(hào)的永磁同步電機(jī)電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語(yǔ)言程序，完成了軟件和系統(tǒng)的調(diào)試。 最后，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)論證，并取得了理想的效果。
標(biāo)簽： 離散 信號(hào) 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文的主要工作是設(shè)計(jì)與開發(fā)了用于機(jī)床主軸直接驅(qū)動(dòng)的全數(shù)字化永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)，并利用該平臺(tái)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。 首先，詳細(xì)闡述了坐標(biāo)變換理論，根據(jù)永磁同步電動(dòng)機(jī)的本體結(jié)構(gòu)推導(dǎo)了其在各坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，深入研究了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對(duì)空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的基本原理和特性進(jìn)行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機(jī)系統(tǒng)的仿真模型。整個(gè)仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測(cè)量模塊、坐標(biāo)變換模塊、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結(jié)果驗(yàn)證了矢量控制和SVPWM技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)的可行性，同時(shí)為系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性和減小轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，采用DSP TMS320F2812為核心進(jìn)行了永磁同步電動(dòng)機(jī)全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件包括電流檢測(cè)、速度檢測(cè)、顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路、主電路和系統(tǒng)保護(hù)電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實(shí)現(xiàn)，采用基于id=0的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制方法，完成對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的解耦控制。速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用常規(guī)PI控制算法，逆變器采用SVPWM控制策略。同時(shí)，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖，包括系統(tǒng)初始化程序、速度和電流調(diào)節(jié)程序、SVPWM的實(shí)現(xiàn)以及功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)等子程序等。 最后，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做了大量深入的實(shí)驗(yàn)研究工作，并對(duì)試驗(yàn)波形做了深入分析。結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應(yīng)速度快，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行平穩(wěn)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足主軸直接驅(qū)動(dòng)要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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本課題來(lái)源于重點(diǎn)航空研究項(xiàng)目——某型飛機(jī)電動(dòng)舵機(jī)用雙余度隔槽嵌放式稀土永磁直流無(wú)刷電機(jī)的研制,進(jìn)行雙余度無(wú)刷直流電機(jī)的控制技術(shù)及性能研究具有理論意義、工程意義和顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益.論文介紹以AT89C51單片機(jī)與SG3525脈寬調(diào)制控制器為核心的雙余度稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)試驗(yàn)器的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),并對(duì)PWM調(diào)速控制、功率驅(qū)動(dòng)輸出及GAL邏輯綜合等電路進(jìn)行分析,提出并設(shè)計(jì)了電流截止負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)和起動(dòng)時(shí)的電流限制功能.在控制器軟件需求分析的基礎(chǔ)上,介紹了基于KeilC51的RTXTiny實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的軟件工程化技術(shù).按照控制設(shè)計(jì)、編程、測(cè)試、試驗(yàn)等規(guī)范,建立了完整的文檔,提高軟件的易讀性、易理解性,以達(dá)到軟件的高可靠性和強(qiáng)壯性.無(wú)刷直流電機(jī)是典型的強(qiáng)電與弱電相結(jié)合的系統(tǒng),并且飛機(jī)系統(tǒng)的電磁環(huán)境復(fù)雜,本文對(duì)系統(tǒng)的干擾源、傳播途徑等問(wèn)題進(jìn)行了研究,并提出相應(yīng)的軟、硬抗干擾措施使系統(tǒng)性能達(dá)到總體設(shè)計(jì)要求.
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流電機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 性能
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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本文從課題要求和實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),設(shè)計(jì)了以TMS320F240為核心的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng),詳細(xì)敘述了控制系統(tǒng)的搭建方法,并對(duì)永磁同步電機(jī)的初始位置檢測(cè)和死區(qū)補(bǔ)償作了理論的研究.本文的結(jié)構(gòu)和主要研究?jī)?nèi)容如下:第一章介紹了永磁電機(jī)的原理、現(xiàn)狀和發(fā)展歷史.第二章對(duì)永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型做了詳細(xì)的介紹.介紹了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成部分電流環(huán),轉(zhuǎn)速環(huán)和位置環(huán)的常見控制策略,這三個(gè)環(huán)之間的關(guān)系和如何綜合調(diào)節(jié)這三個(gè)環(huán).控制系統(tǒng)采用的是矢量控制方法,本章最后詳細(xì)地分析了永磁同步電機(jī)的矢量控制策略,這種策略的軟件實(shí)現(xiàn)方法,并給出了基于MATLAB/SIMULINK的控制系統(tǒng)仿真.第三章從介紹了實(shí)際的電路設(shè)計(jì),包括搭建以TMS320F240為核心的控制系統(tǒng)的搭建,智能功率模塊IPM的使用及控制的主要方法,控制面盤的設(shè)計(jì).第四章分析了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)主要問(wèn)題:初始位置檢測(cè).分析了現(xiàn)有的初始位置檢測(cè)的主要方法,并提出了一種利用永磁同步電機(jī)的凸極效應(yīng)和非線性的磁化特性來(lái)估算轉(zhuǎn)子初始位置的方法.第五章介紹了矢量控制永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的死區(qū)補(bǔ)償問(wèn)題.
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 矢量控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文論述了車載儀表系統(tǒng)的發(fā)展,對(duì)新型的車載儀表用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)和基于現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議的車載儀表技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了基于GDIC的車載儀表用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制平臺(tái),搭建了基于CAN總線的車載儀表通訊系統(tǒng).在儀表用步進(jìn)電機(jī)控制測(cè)試平臺(tái)中,系統(tǒng)選用MC33991實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制,通過(guò)SPI通訊協(xié)議完成和主處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸,采用∑-△ ADC方案檢測(cè)EMF從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)整步位置的判斷.本文介紹了基于CAN總線的車載儀表通信系統(tǒng),闡述了構(gòu)成該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì).
標(biāo)簽： 車載 儀表 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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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v無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(lái)越廣泛的應(yīng)用。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)采用無(wú)位置傳感器控制，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，相對(duì)于有位置傳感器控制優(yōu)勢(shì)明顯。本論文圍繞無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的無(wú)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，為分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)原理，對(duì)反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)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(jiǎn)化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢(shì)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(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)位置傳感器控制中的關(guān)鍵問(wèn)題-起動(dòng)方法進(jìn)行研究，在詳細(xì)分析“三段式”起動(dòng)方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)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(dòng)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(wú)需對(duì)三次諧波積分即可得到換相時(shí)刻。 濾波器是反電勢(shì)法中反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)電路的重要組成部分。論文在分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)端電壓信號(hào)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(duì)一階RC無(wú)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(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過(guò)檢測(cè)反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)獲得可靠的換相信號(hào)創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)誤差的原因，提出了相應(yīng)的校正方法。通過(guò)分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的換相過(guò)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(dòng)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(duì)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(jiǎn)化逆變器模型，并進(jìn)行仿真研究。針對(duì)不同的開關(guān)頻率和柵極電阻，定量計(jì)算了IGBT開關(guān)過(guò)程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對(duì)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(shì)過(guò)零檢測(cè)法的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)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(shì)過(guò)零檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)和逆變電路以及保護(hù)電路等，控制軟件包括電動(dòng)機(jī)起動(dòng)模塊(包括定位、加速、切換)、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制模塊(包括過(guò)零檢測(cè)及校正、換相)和各保護(hù)功能模塊。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對(duì)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(wú)位置傳感器 控制 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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晶閘管控制電抗器(TCR)型靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)由于其對(duì)快速波動(dòng)負(fù)荷補(bǔ)償?shù)牧己眯Ч蔀榻陙?lái)無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒狳c(diǎn)。本文對(duì)SVC的各種裝置進(jìn)行了介紹，研究了TCR型SVC的原理和控制方法，特別分析了12脈波TCR的諧波特性；引入了基于三角波調(diào)制的無(wú)功電流檢測(cè)方法，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了以AVR單片機(jī)為核心的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置控制器。在控制器硬件電路的基礎(chǔ)上，利用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)了控制器對(duì)裝置的自動(dòng)控制。通過(guò)變電站的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)證明控制器能夠準(zhǔn)確、快速、可靠的控制TCR實(shí)現(xiàn)對(duì)波動(dòng)負(fù)荷的快速補(bǔ)償。
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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