混合動力電動汽車(HEV)作為降低城市汽車尾氣污染、減少油耗和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的行業(yè)新技術(shù)，前景十分廣闊，日益受到人們的關(guān)注，其開發(fā)也成為新的熱點。驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)是HEV的核心部分，其性能的優(yōu)劣很大程度上決定了車輛的動態(tài)性能，因此對其進行研究具有重要的理論意義和應用價值。 本文主要研究混合動力車用交流驅(qū)動電機控制系統(tǒng)，以高性能的數(shù)字信號處理器(DSP)為核心，采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制(FOC)算法，設(shè)計了一種基于DSP的交流驅(qū)動電機控制器。主要研究內(nèi)容如下： 首先，在分析國內(nèi)外研究狀況和比較幾種常用驅(qū)動電機的基礎(chǔ)上，結(jié)合HEV對驅(qū)動電機的特性要求，選擇交流異步電機作為HEV的驅(qū)動電機和基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制技術(shù)作為系統(tǒng)開發(fā)方案。 其次，以交流異步電機的動態(tài)數(shù)學模型為基礎(chǔ)建立了轉(zhuǎn)子磁鏈位置的電流計算模型，實現(xiàn)交流電機轉(zhuǎn)矩和勵磁電流分量的有效解耦。結(jié)合矢量控制理論及電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)給出了混合動力車用驅(qū)動電機矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 最后，以一臺5kw異步電機作為控制對象，搭建了系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)控制電路以TMS32OLF2407A DSP為核心，由電流、電壓及速度等檢測模塊和CAN總線通信模塊組成。系統(tǒng)以CCS2集成開發(fā)環(huán)境為平臺，采用匯編語言編程，設(shè)計了基于DSP的矢量控制具體的軟件實現(xiàn)方法，實現(xiàn)了全數(shù)字化的HEV驅(qū)動電機矢量控制系統(tǒng)。論文給出了驅(qū)動電機運行的調(diào)試結(jié)果并進行了分析。 實驗表明該控制系統(tǒng)響應速度快，電壓利用率高，動態(tài)性能好，能夠滿足HEV對驅(qū)動電機動態(tài)和靜態(tài)性能的要求，對開發(fā)出低成本、高性能的電機驅(qū)動控制系統(tǒng)具有實用價值。
上傳時間： 2013-07-06
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超級電容器是一種具有高能量密度的新型儲能元器件，它可提供超大功率并具有超長的壽命，是一種兼?zhèn)潆娙莺碗姵靥匦缘男滦驮诨旌蟿恿﹄妱榆嚒⒚}沖電源系統(tǒng)和應急電源等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。對于大功率儲能系統(tǒng)來說，為了滿足容量和電壓等級的需要，一般是由多個超級電容器串聯(lián)和并聯(lián)的組合方式構(gòu)成。然而超級電容器在串并聯(lián)使用時，單體電容器參數(shù)的分散性是制約其壽命和可靠性的主要因素。因此，為了提高儲能效率，對超級電容器組合進行電壓均衡管理具有十分重要的意義。 本文針對超級電容器串聯(lián)使用時充電電壓的均衡問題，對超級電容器組充放電均衡技術(shù)進行了研究，通過對現(xiàn)有均衡技術(shù)的分析和討論，確定采用單電容均壓方案，并利用DSP控制技術(shù)，設(shè)計了一個基于DSP控制的超級電容組電壓均衡系統(tǒng)，解決超級電容器串聯(lián)電壓均衡問題。該系統(tǒng)主要由參數(shù)采集、PWM信號輸出、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制等部分組成。系統(tǒng)以DSP為控制核心，采用了一只電解電容器作為中間電容傳遞能量，通過實時電壓、電流及溫度監(jiān)測將采集到的信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后，送入DSP處理，系統(tǒng)根據(jù)得到的電壓、電流信息判斷電容的充放電狀態(tài)，控制PWM信號的輸出，進而驅(qū)動開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的切換，使能量在單體電容器之間快速傳遞，從而實現(xiàn)均壓控制。最后，對該系統(tǒng)進行了仿真和實驗研究，通過對上述數(shù)據(jù)的分析比較可以看出，采用此種方案進行均衡后，超級電容組單體的電壓在充電過程中達到了較好的一致性。 本文設(shè)計的超級電容組電壓均衡系統(tǒng)用于串聯(lián)超級電容組的充放電均衡控制，既可實現(xiàn)靜態(tài)均衡也可實現(xiàn)動態(tài)均衡。與其他均衡方案相比，該系統(tǒng)具有電壓均衡速度快，均衡效果好的優(yōu)點。
標簽： 超級電容器 儲能系統(tǒng) 電壓
上傳時間： 2013-04-24
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動機在工業(yè)應用領(lǐng)域正在取代直流電動機，交流傳動變得越來越經(jīng)濟和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動領(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)揮越來越重大的作用。永磁同步電動機以其特點廣泛應用于中小功率傳動場合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動機具有較大的轉(zhuǎn)動脈動，而對于這些應用場合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對永磁交流伺服系統(tǒng)的應用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動的抑制問題。本文針對電機傳動系統(tǒng)中參數(shù)變化對電機性能的影響，以永磁同步電機為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識來提高永磁同步電動機的控制性能，借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，對永磁同步電動機的磁場定向控制，參數(shù)辨識，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動，提高系統(tǒng)性能幾個方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動機及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對通過參數(shù)辨識抑制轉(zhuǎn)矩脈動進行了較為細致的分析。針對不同情況，通過改進電機的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識方法。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機的一般數(shù)學模型。經(jīng)坐標變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標系下永磁同步電動機電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動機id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對永磁同步電動機系統(tǒng)進行分析，推導并建立了id=0控制時整個電機系統(tǒng)的數(shù)學模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應控制原理，設(shè)計了一種模型參考自適應控制系統(tǒng)，考慮電機參數(shù)的時變性，對永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機負載轉(zhuǎn)矩辨識進行了研究，以保持系統(tǒng)的動態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對控制性能進行了驗證，仿真實驗證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強的學習性能，經(jīng)過訓練的多層神經(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)辨識提供了一個強有力的工具。本章針對永磁同步電機提出了一種以電機輸出轉(zhuǎn)速為目標函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計了負載轉(zhuǎn)矩擾動辨識的算法以及相應的控制系統(tǒng)的補償方法，并應用MATLAB軟件進行了計算機仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機輸出轉(zhuǎn)速為指導值和目標函數(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)的動態(tài)響應，具有跟蹤性能好和魯棒性較強等優(yōu)點。 5、電機的參數(shù)會隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進行在線實時辨識。本文利用電機的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進行在線參數(shù)辨識，該方法不需要觀測的磁鏈信號，消除了磁鏈觀測和參數(shù)辨識的耦合。電機狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項，對電機參數(shù)辨識以后，仍然是非線性方程，為了對電機狀態(tài)方程進行狀態(tài)估計，得到電機的參數(shù)辨識值，本文采用擴展卡爾曼濾波進行狀態(tài)估計，對以上方法的仿真實驗得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，通過軟件實現(xiàn)擴展卡爾曼濾波對電阻和磁鏈的估計，以及基于磁場定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實驗結(jié)果，證明擴展卡爾曼濾波算法對電阻和磁鏈的實時估計是很準確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)性能。
標簽： 電機 傳動系統(tǒng) 參數(shù)辨識
上傳時間： 2013-07-28
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基于DSP在線式UPS不間斷電源控制系統(tǒng)的研究
上傳時間： 2013-07-08
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永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)作為交流伺服系統(tǒng)的主流，在工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域中應用廣泛、前景廣闊。永磁同步伺服電動機作為伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個伺服系統(tǒng)的性能。因此，精心設(shè)計性能優(yōu)異的永磁同步伺服電動機具有重要的理論意義和應用價值。本課題系統(tǒng)研究了永磁同步伺服電動機的本體設(shè)計，包括設(shè)計方法、性能計算、有限元分析、參數(shù)計算、控制仿真、實驗測試等。 首先，綜述和分析了永磁同步伺服電動機的研究現(xiàn)狀、存在問題和發(fā)展前景，研究了永磁同步伺服電動機的設(shè)計特點和方法。開發(fā)了永磁同步伺服電動機的電磁計算程序，結(jié)合有限元計算數(shù)值的校正，完成對樣機的性能計算，計算結(jié)果較為準確。 接著，深入分析永磁同步伺服電動機的氣隙磁場，得到充磁方式、極弧系數(shù)、不均勻氣隙、永磁體厚度等因素對氣隙磁場的影響，繪制了各因素對氣隙磁場基波和諧波總量影響的曲線，通過優(yōu)化設(shè)計，得到了明顯改善的正弦氣隙磁場。并拓展研究總結(jié)了不同永磁體形狀和尺寸對永磁直流電動機在換向和性能上的影響，取得有實用價值的研究成果。 然后，基于Ansoft、MagNet電磁分析軟件建立了永磁同步伺服電動機的有限元分析模型，深入研究了電機的反電勢波形、穩(wěn)態(tài)運行性能和齒槽轉(zhuǎn)矩，計算了直、交軸同步電抗等重要參數(shù)。建立了永磁同步伺服電動機Id=0控制的Matlab/simulink仿真模型，并進行了仿真研究。 最后，對永磁同步伺服電動機進行了實驗測試和分析，包括反電勢波形與磁場波形測試、性能曲線測試、直交軸同步電抗的測量。對測試結(jié)果與設(shè)計結(jié)果進行了比較分析，驗證了設(shè)計方法的正確性。
上傳時間： 2013-08-04
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隨著我國現(xiàn)代化的大力發(fā)展，對能源的需求越來越多，但是能源危機卻已成為全球性的問題，在眾多能源當中，電能是人類生活中最重要的能源，如何節(jié)約電能，提高電能利用率是我們必須人力解決的問題。本文就超級電容儲能系統(tǒng)在地鐵中的應用進行了研究，提出了相應的控制策略并對其進行了建模論證。 文中首先對現(xiàn)有的幾種儲能裝置進行了簡單的介紹，分析了儲能系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，后來還介紹了地鐵供電和地鐵車輛的一些情況，對應用對象進行了一定的研究；然后對超級電容的特點和一些應用特性進行了分析，結(jié)合地鐵的實際工況，提出了能量回收系統(tǒng)的控制策略。 最后，利用Matlab仿真工具對能量回收系統(tǒng)進行了建模和仿真，驗證了系統(tǒng)控制策略的正確性。在文章的末尾，還通過一些調(diào)查數(shù)據(jù)對超級電容能量回收系統(tǒng)實際應用中可能碰到的問題進行了討論。 隨著超級電容的快速普及和發(fā)展，超級電容器儲能及應用技術(shù)的研究將是一個很有潛力的發(fā)展方向，具有很高的市場潛力和應用價值。
上傳時間： 2013-07-26
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隨著能源危機日趨嚴重，新能源的開發(fā)與節(jié)能技術(shù)的研究日趨迫切，而新型儲能元件—超級電容器的應用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲能器件，超級電容器擁有其它儲能器件無法比擬的優(yōu)點—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長。但由于其額定電壓很低，一般為1V～3V，因此使用時需多節(jié)串聯(lián)以達到實用電壓值，而電容單體參數(shù)不一致必然導致單體電壓不平衡。長此以往，勢必嚴重影響超級電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級電容器結(jié)構(gòu)與工作原理入手，詳細闡述了其各種特性，分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路，確定了適合能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡策略，提出了如下兩種方法： 一種是運用飛渡電容轉(zhuǎn)移能量的思想，在飛渡電容與超級電容器之間加入DC/DC變換器，對超級電容器恒流充放電，保證了電壓均衡電路快速性。 針對超級電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問題，本文采用了新型開關(guān)電源芯片LTC3425及LTC3418實現(xiàn)了恒流輸出，仿真及試驗結(jié)果驗證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法，該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構(gòu)成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級電容器串聯(lián)組平均電壓值，使得對低于平均電壓值的超級電容器充電非常方便。此方法以較低成本實現(xiàn)了電壓均衡目的，并通過仿真和試驗驗證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量內(nèi)部轉(zhuǎn)移來完成電壓均衡，達到了較高的均衡效率，適合用于能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡。
上傳時間： 2013-06-08
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近年來，由于能源危機和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動態(tài)性能好壞，直接決定汽車動力系統(tǒng)的響應速度。本文主要致力于對DC/DC變換器在不同控制策略下的動態(tài)性能進行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時域的動態(tài)性能指標以及二者之間的關(guān)系。當系統(tǒng)受到外部干擾較小時，采用頻域分析方法，對Buck和Boost變換器進行了小信號建模，并對其在不同線性補償網(wǎng)絡(luò)控制作用下的動態(tài)性能進行對比分析。當系統(tǒng)受到較大干擾時，采用時域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號建模方法，并對PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng)，應用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對這一問題，引入了模糊—PI控制，將其應用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細介紹了模糊-PI控制器的設(shè)計過程，并對設(shè)計的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進行建模與仿真。最后，通過實驗對比驗證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動態(tài)性能最好的控制策略之一，可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關(guān)知識，推導了其應用于Buck和Boost變換器的理論基礎(chǔ)。設(shè)計出針對不同被控對象和工作狀態(tài)的控制策略，對每種控制策略通過仿真分析驗證其有效性。就滑模控制存在的靜差問題、抖振問題和變頻問題均提出了行之有效的解決方案。快速響應特性
上傳時間： 2013-08-01
上傳用戶：yw14205
低壓電器電弧運動過程三維成像理論及運動機理研究在國內(nèi)外取得了一定的進展，但作為一種新型電弧研究方法，特別是對電弧運動可視化方面的研究尚處于起步階段，其技術(shù)涉及到電器學、數(shù)值計算、圖像處理、計算機科學等眾多學科領(lǐng)域，加之電弧復雜的非線性特性及其瞬時特性，導致測量研究的困難，在電弧機理、性能分析和模型設(shè)計等方面都還不夠成熟、完善。所以，在電弧模型理論研究、電器電磁機構(gòu)的三維有限元分析、電器的計算機輔助設(shè)計、電弧動態(tài)特性研究等方面，存在大量的工作要做。對這些問題的深入研究，可以更好地認識電器觸頭在整個運動過程中極其復雜的電、熱、磁、機械等一系列現(xiàn)象。 為了從不同角度觀察分析電弧在滅弧室中的動態(tài)運動過程，本文在研究開關(guān)電器電弧圖像增強及運動過程三維可視化的基礎(chǔ)上，分析電弧形成機理、電弧特性和運動形態(tài)的基本理論，進一步考慮其模型特性和電弧等離子體磁壓縮效應，建立其運動數(shù)學模型。電弧圖像需要的處理主要有：圖像數(shù)字化、圖像平滑、圖像分割、圖像邊緣檢測、圖像增強。本文提出一種基于小波變換的圖像增強和直方圖的圖像增強算法，在保留電弧弧柱強特征的同時，突出顯示電器動觸頭圖像特征使增強后的電弧圖像適合人類的視覺特征，為電弧動態(tài)過程分析和電弧可視化模型的構(gòu)建提供有效的分析基礎(chǔ)，并取得良好的電弧圖像增強效果。本文構(gòu)造了基于比色測溫原理的電弧輻射拾取、圖像采集、同步控制、數(shù)據(jù)處理等硬件裝置，對試驗采集裝置進行了標定；將醫(yī)學上成功應用的計算機層析成像理論，應用于對電弧進行三維溫度場重建的研究，構(gòu)造可單面陣CCD采集三組六路投影輻射強度的實驗裝置，通過對觸頭邊緣檢測的手段精確定位于不同光路中電弧的位置，對輻射拾取光路進行校準，編制了系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)電弧三維溫度場的重建。研究數(shù)學模擬計算方法，提出了適合低壓電器電弧數(shù)學模型計算的方法。用計算機求解獲得以前依靠實驗才能獲得的開斷波形及運動過程，將理論分析、試驗研究和計算機仿真有機結(jié)合起來，使產(chǎn)品設(shè)計更加科學和準確，可以大大減少設(shè)計周期，減少試驗的盲目性和費用，有利于提高電器產(chǎn)品的技術(shù)性能，對于新產(chǎn)品開發(fā)，優(yōu)化滅弧室設(shè)計及模擬實驗，具有十分重要的意義。
上傳時間： 2013-04-24
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對供電系統(tǒng)進行適當?shù)臒o功補償，可以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高功率因數(shù)，提高設(shè)備利用率，減小網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗，提高輸電能力，平衡三相功率，為系統(tǒng)提供電壓支撐，提高系統(tǒng)運行安全性。鋼鐵企業(yè)一直就是用電大戶，具有容量大、負荷沖擊大、起制動頻繁、快速性、工作連續(xù)性和自動化程度高等特點，存在功率因數(shù)低、電壓波動等問題。研究鋼鐵企業(yè)的無功補償，對企業(yè)提高供電可靠性，節(jié)能減排，降低損耗，提高用電設(shè)備效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有著非常重要的意義。 本文選用目前工程上應用最為廣泛的動態(tài)補償裝置靜止無功功率補償器，即SVC對鋼鐵企業(yè)負荷進行無功補償。考察了軋鋼企業(yè)的負荷特點，對比了各種補償裝置的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上提出了FC—TCR型SVC做為鋼鐵企業(yè)的無功補償裝置。 本文根據(jù)特定的現(xiàn)場參數(shù)，提出了FC—TCR型SVC裝置的設(shè)計框架，建立了潮流計算和SVC裝置的數(shù)學模型，給出了含有SVC補償裝置的電力系統(tǒng)潮流計算的計算方法，計算了SVC裝置的FC和TCR各支路參數(shù)，對一次設(shè)備進行選型，最后提出了一套完整的SVC系統(tǒng)設(shè)計方案。仿真結(jié)果表明，采用本方案的SVC系統(tǒng)有效提高了供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，抑制了電壓波動，表明方案設(shè)計中的支路配置，參數(shù)設(shè)置和設(shè)備選型是合理的。 從基于瞬時無功功率理論的補償裝置觸發(fā)角度的算法出發(fā)，研究了SVC裝置動態(tài)補償?shù)膶崿F(xiàn)方法。本文還提出了動態(tài)補償SVC監(jiān)控系統(tǒng)和晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)。 為了驗證SVC系統(tǒng)設(shè)計的合理性，搭建了SVC的模擬試驗平臺，對一次系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，光電觸發(fā)系統(tǒng)進行了聯(lián)合調(diào)試，調(diào)試結(jié)果達到了設(shè)計預期目標。
上傳時間： 2013-06-23
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