繞組勵磁同步電機具有功率因數可調、效率高等優點,在工業大功率場合獲得了廣泛應用,因此研究和開發高性能的繞組勵磁同步電機驅動系統具有重大的經濟價值和社會效益。目前開發高性能繞組勵磁同步電機驅動系統所采用的控制方案主要有兩種:一種是直接轉矩控制(DTFC);另一種是磁場定向矢量控制(FOC)。繞組勵磁同步電機的矢量控制策略具有控制結構簡單,物理概念清晰,電流、轉矩波動小,轉速響應迅速,易實現數字控制等優點。因此,在交流傳動領域中,越來越受到學者的關注。但是,無論在國內還是國外,交直交型繞組勵磁同步電機矢量控制系統的研究還缺乏全面深入的理論研究,還沒有建造起矢量控制系統的理論體系構架。本文對繞組勵磁同步電機矢量控制系統進行了初步的理論探討,并進行了詳細的實踐研究,為以后更深入、廣泛地研究此系統,打好堅實的基礎。本論文主要研究內容如下: @@ 通過廣泛的查找文獻,對幾種常見的同步電機傳動系統進行了綜述,分析了同步電機變頻調速原理,在此基礎上,講述了無傳感器技術在同步電機中的應用現狀。無傳感器技術主要有兩大類:基于基波量的檢測方法和基于外加信號的激勵法。隨后,對轉子初始位置的估計進行了綜述,其方法有:基于電機定子鐵芯飽和效應的轉子位置估計,高頻信號注入法,基于定子繞組感應電壓的估計法和基于相電感計算法等。繞組勵磁同步電機轉子初始位置估計的研究還很少。 @@ 對繞組勵磁同步電機矢量控制的理論進行了全面深入地研究,建立起矢量控制的理論體系構架。 @@ 首先,基于磁勢等效原理,將三相靜止交流信號等效變換為兩相旋轉直流信號,將交流電機等效為直流電機進行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎上,得到凸極同步電機轉子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運動方程。根據上述方程,繪出dq軸的等值電路及矢量圖,得到狀態空間描述的dq軸數學模型。 @@ 其次,根據模型參考自適應原理,對同步電機轉速進行估計。忽略同步電機d軸阻尼繞組的作用,取同步轉速為零,得到同步電機αβ靜止坐標系下 的數學模型。將不含有轉子轉速信息的方程作為參考模型,將含有轉速參數的方程作為可調模型,根據波波夫超穩定性和正性原理,對轉子轉速進行估計。@@ 最后,根據模型參考自適應估計的轉子轉速,設計磁通觀測器來估計轉子磁通,實現磁通反饋閉環控制。磁通觀測器采用降維觀測器,僅對轉子磁通分量進行重構,并通過極點配置算法,合理配置觀測器的極點,使觀測器滿足系統的性能指標,達到磁通觀測的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調制算法。從空間矢量的基本概念入手,深入分析了定子三相對稱電壓與空間電壓矢量之間的關系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個有效開關狀態矢量,這六個開關矢量和兩個零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量,去逼近圓形旋轉磁場。其次,根據空間電壓矢量所在的扇區,選擇相鄰有效開關矢量,在伏秒平衡的法則下,計算各有效開關矢量的作用時間。并且,探討了扇區判斷和扇區過渡問題,定性分析了空間矢量脈寬調制(SVPWM)的性能。最后,根據每個扇區中開關矢量作用時間,采用軟件構造法,在TMS320LF2407A硬件上實現了SVPWM。實驗結果表明,該算法簡單易實現,能夠有效的提高直流母線的電壓利用率,具有在低頻運行穩定,逆變器輸出電流正弦度好等優點。 @@ 空間矢量過調制算法的研究。在上述線性調制的基礎上,提出一種基于電壓空間矢量的過調制方法。過調制區域根據調制度分成兩種不同的模式,分別為模式Ⅰ(0.907
上傳時間: 2013-07-25
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本文設計的變頻調速恒壓供水系統由上位機、PLC、變頻器、壓力變送器等組成。本系統包含三臺水泵電動機,采用通用變頻器來實現對三相水泵電動機組的軟啟動和變頻調速,運行切換采用“先開先停”的原則。壓力變送器檢測當前水壓信號,送入PLC與設定值經PID比較運算,從而控制變頻器的輸出電壓和頻率,進而改變水泵電動機組的轉速來改變供水量,最終保持管網壓力恒定在設定值附近。把模糊控制算法引入到控制系統中,從而改善了系統的靜動態特性。 模糊控制是一種不依賴于被控過程數學模型的仿人思維的控制技術。它可以利用領域專家的操作經驗或知識建立被控系統的模糊規則,有較好的知識表達能力。但傳統的模糊控制同PID算法一樣,均為“事后調節”,因而對大遲延對象的控制效果不是很理想。預測控制的核心是不僅注意過去及現在的目標值,而且注意將來的目標值,使受控量和目標值的偏差盡可能地小,從而提高系統的控制性能。預測控制和模糊控制是各自獨立發展起來的兩類控制方法,在二者充分發展的基礎上,提出將預測的思想和模糊的思想結合起來,形成一種新的控制方法——模糊預測控制FPC。 本文將FPC技術應用于供水系統,設計出自調整修正因子模糊PID控制器,克服了傳統PID控制設計中的參數調整困難的問題。模糊PID控制是在大誤差范圍內采用模糊控制,以提高動態響應速度;在小誤差范圍內采用PID控制,引入積分控制作用以消除靜態誤差,提高控制精度。本設計通過變頻調速實現恒水壓控制,并針對系統的時滯特點采用Smith預估控制器進行補償。利用Matlab對其模型進行仿真,仿真結果與傳統控制算法相比較,該算法具有魯棒性好,實現簡單,易于在線調整等優點,系統響應曲線沒有超調,系統的建立時間比較短,抗干擾能力強。 通過對上位機和PLC之間通信的分析和研究,完成了上、下位機的通信設置,給出了上位機監控程序編寫方法,通過通信模塊實現了對供水系統的遠程監控及故障報警。 所開發的系統將FPC與PLC相結合,克服了傳統的調節器的缺點,充分發揮了PLC控制靈活、編程方便、適應性強的優點,提高了控制的精確度。實驗結果表明,該系統能對異步電動機轉速實現精確控制,實用性強,具有一定的推廣價值。
上傳時間: 2013-05-19
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變頻器在各行各業中的各種設備上迅速普及應用,已成為當今節電、改造傳統工業、改善工藝流程、提高生產過程自動化水平、提高產品質量以及推動技術進步的主要手段之一,是國民經濟和生活中普遍需要的新技術。但是現有變頻器的調制算法尚存在一些缺點,如開關損耗大和共模電流大等,因此有必要研究和設計高性能調制算法的變頻控制器。鑒于此,開展了以下工業變頻器高性能調制算法為對象的研究內容: 在闡述了工業變頻器系統的結構、調制算法、調速算法的基礎上,結合數學模型,分析了共模電壓產生的原理、共模電流其影響和危害,給出了共模電壓和共模電流的關系。總結其他的抑制共模電壓的方案基礎上,提出一種新的共模電壓抑制SVPWM;還闡述了死區產生的原因及其影響,以及死區補償的原理并將上述兩個調制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設計包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護電路、DSP控制系統及其外圍電路、IGBT驅動及保護電路以及反激式開關電源,對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數設計,是在PSPICE上仿真基礎上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關的原理圖繪制和PCB繪制; 變頻器軟件部分設計包括主程序、鍵盤掃描程序、系統狀態處理程序、PWM發送中斷程序、電機啟動函數、電壓調整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護中斷程序。在實現一般SVPWM的基礎上,根據之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區補償算法,將這兩個對SVPWM進行改進的調制算法在硬件平臺上實現。 在硬件電路完成設計的各個階段,逐漸編制相應的控制程序,并進行調試,并完成整個程序的編制和調試。此外,還調試了系統所需的反激式開關電源。整個系統調試中遇到了很多問題,如鍵盤消除抖動問題、共模電壓抑制SVPWM出現的直通現象等。最終完成了工業變頻器樣機,并且采用的是文章中研究的調制算法,效果良好,達到設計的目的; 提出了一種將有源功率因數校正(PFC)技術引用到串級調速中來提高定子側功率因數的新方法。通過建立電動機折算到轉子側的等值電路,重點分析了有源PFC技術代替傳統串級調速系統中的不控整流橋后,系統可以等效為轉子串電阻調速。得到了等效串電阻的計算公式和變化趨勢,對電動機功率因數、電磁轉矩脈動也進行了分析,發現能夠比傳統串級調速時有所提升。鑒于電動機轉子側電勢頻率非常低,分析了有源PFC的具體實現的特殊考慮和參數選取方法,并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個單相有源PFC電路實現了繞線電動機轉子側的三相有源低頻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,所得結果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間: 2013-07-09
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本文致力于可并聯運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術作為電力電子技術一個重要的領域一直得到人們的關注,但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓撲緊湊簡單、并聯容易等優勢,并且具有較強擴展性,故而在工業加熱、調光電源、異步電機啟動、調速等領域具有重要應用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關斷半導體開關器件及脈寬調制控制方式的新型交流調壓技術。 本文對全數字化的斬控式AC/AC 變換做了系統研究,工作內容主要有:對交流斬波電路的拓撲及其PWM方式做了詳細的推導,著重對不同拓撲的死區效應進行了分析,并且推導了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓撲模型,并將單相系統的拓撲開關模式推導到三相的情況,然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓撲的開關周期平均意義下的大信號模型和小信號模型,指導控制器的設計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環、電壓平均值環控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎上,建立了一臺基于TMS320F2808數字信號處理器的實驗樣機,完成樣機調試,并完成各項性能指標的測試工作。
上傳時間: 2013-04-24
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阮新波資料,英文資料,包括其作品,大家速速來下載
標簽: 講義
上傳時間: 2013-06-07
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如今電力電子電路的控制旨在實現高頻開關的計算機控制,并向著更高頻率、更低損耗和全數字化的方向發展。現場可編程門陣列器件(Field Programmable Gate Arrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路,它具有簡潔、經濟、高速度、低功耗等優勢,又具有全集成化、適用性強,便于開發和維護(升級)等顯著優點。與單片機和DSP相比,FPGA的頻率更高、速度更快,這些特點順應了電力電子電路的日趨高頻化和復雜化發展的需要。因此,在越來越多的領域中FPGA得到了日益廣泛的發展和應用。 本文提出了一種采用現場可編程門陣列(FPGA)器件實現數字化變頻調速控制系統的設計方案。該系統能產生三相六路正弦脈寬調制(SPWM)波形;調制頻率范圍為0~4KHZ,分7級控制;16位的速度控制分辨率;載波頻率分8級控制,最高可達24KHZ;系統接口兼容Intel系列和Motorola系列單片機;該系統控制簡單、精確,易修改,可現場編程;同時具有脈沖延時小、最小脈沖刪除、過壓和過流保護功能等特點,可應用于PWM變頻調速系統的全數字化控制。文中對方案的實現進行了詳細的論述,主要包括系統設計的理論分析,系統結構設計及在FPGA硬件上的實現,最終驗證了該控制系統的可行性和有效性。 數字化設計是本系統的特點,系統最終生成的三相SPWM脈沖是基于三相正弦調制波和三角載波比較得到的。設計時,充分結合FPGA器件的結構特點,利用一種改進結構的數字控制振蕩器(NCO)來產生正弦波樣本,在一定程度上解決了傳統NCO產生正弦波的精度和頻率相互制約的問題;把分時復用數字通信原理結合到系統的設計中,設計出分時運算電路,使得系統在同步時鐘下,生成三相正弦調制波而不影響系統的速度,同三角載波邏輯比較后,最終得到三相SPWM脈沖序列。
上傳時間: 2013-07-05
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在利益的驅使下,超限運輸在世界各地已成為了普遍現象。這給國家帶來了諸多經濟和社會問題。實踐證明動態稱重系統(WIM)能有效地抑制超限運輸,但同時也存在部分問題,這些問題的解決有賴于國家相關法規的出臺,也有賴于關鍵測量設備(WIM系統)性能的提高。 由于應變式稱重傳感器容易受到各種環境干擾,對環境適應性差,課題采用光纖Bragg光柵傳感器(FBG)作為稱重傳感器,它具有很強的抗干擾性,利于提高系統測量精度。使用光纖傳感器的關鍵是波長解調技術,本文在比較了幾種常見解調技術的前提下,結合課題的實際情況選用了基于F-P腔可調諧濾波解調方法,文章在分析該解調方法原理的基礎上,設計了解調器中的各個硬件電路模塊;此外,為了提高數據采集、傳輸的效率,文章還對數據緩沖電路進行了設計,在電路中引入了換體存儲及DMA傳輸技術。 鑒于動態稱重信號為短歷程信號并且包含各種各樣的噪聲,稱重算法的研究也是本課題要解決的重要內容。本文在分析了稱臺振動及已有先驗知識的基礎上,將小波分析、LM非線性擬合算法及殘差分析相結合應用在動態稱重系統中,為了驗證算法的有效性,利用MATLAB對實測數據進行了仿真分析,結果表明該算法能夠提高測量精度。 提高動態稱重系統性能指標的另一方面是提高系統運行的軟硬件平臺。課題采用的核心硬件為Xscale ARM平臺,處理器時鐘可高達400MHz;軟件上采用了多用戶、多任務的Linux操作系統平臺。文章對操作系統linux2.6進行了合適的配置,成功地將它移植到了課題的ARM平臺上,并且在此操作系統上設計了基于MiniGUI的人機交互界面及波長解調和數據緩沖電路的驅動程序。
上傳時間: 2013-07-26
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今天,電視機與視訊轉換盒應用中的大多數調諧器采用的都是傳統單變換MOPLL概念。這種調諧器既能處理模擬電視訊號也能處理數字電視訊號,或是同時處理這兩種電視訊號(即所謂的混合調諧器)。在設計這種調諧器時需考慮的關鍵因素包括低成本、低功耗、小尺寸以及對外部組件的選擇。本文將介紹如何用英飛凌的MOPLL調諧芯片TUA6039-2或其影像版TUA6037實現超低成本調諧器參考設計。這種單芯片ULC調諧器整合了射頻和中頻電路,可工作在5V或3.3V,功耗可降低34%。設計采用一塊單層PCB,進一步降低了系統成本,同時能處理DVB-T/PAL/SECAM、ISDB-T/NTSC和ATSC/NTSC等混合訊號,可支持幾乎全球所有地區標準。圖1為采用TUA6039-2/TUA6037設計單變換調諧器架構圖。該調諧器實際上不僅是一個射頻調諧器,也是一個half NIM,因為它包括了中頻模塊。射頻輸入訊號透過一個簡單的高通濾波器加上中頻與民間頻段(CB)陷波器的組合電路進行分離。該設計沒有采用PIN二極管進行頻段切換,而是采用一個非常簡單的三工電路進行頻段切換。天線阻抗透過高感抗耦合電路變換至已調諧的輸入電路。然后透過英飛凌的高增益半偏置MOSFET BF5030W對預選訊號進行放大。BG5120K雙MOSFET可以用于兩個VHF頻段。在接下來的調諧后帶通濾波器電路中,則進行信道選擇和鄰道與影像頻率等多余訊號的抑制。前級追蹤陷波器和帶通濾波器的容性影像頻率補償電路就是專門用來抑制影像頻率。
上傳時間: 2013-11-19
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利用四分之三波長折疊微帶線與四分之一波長微帶線級聯,并在輸入端口引入四分之一波長短路線,設計出一種新型的超寬帶功率分配器。采用奇偶模的方法進行理論分析,導出設計參數方程,并通過HFSS進行仿真優化。仿真和測量結果表明, 輸入回波損耗從3 GHz~10.9 GHz均大于10 dB。插入損耗從2.6 GHz~9.5 GHz均小于1 dB,從9.5 GHz~10.8 GHz均小于1.3 dB。輸出端口的回波損耗和隔離度從3 GHz~12.7 GHz均大于10 dB。高頻的帶外抑制在14.2 GHz時達到20 dB。
上傳時間: 2013-11-08
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EG8010是一款數字化的、功能很完善的自帶死區控制的純正弦波逆變發生器芯片,應用于DC-DC-AC兩級功率變換架構或DC-AC單級工頻變壓器升壓變換架構,外接12MHz晶體振蕩器,能實現高精度、失真和諧波都很小的純正弦波50Hz或60Hz逆變器專用芯片。該芯片采用CMOS工藝,內部集成SPWM正弦發生器、死區時間控制電路、幅度因子乘法器、軟啟動電路、保護電路、RS232串行通訊接口和12832串行液晶驅動模塊等功能。 應用領域 ? 單相純正弦波逆變器 ? 光伏發電逆變器 ? 風力發電逆變器 ? 不間斷電源UPS系統 ? 數碼發電機系統 ? 中頻電源 ? 單相電機調速控制器 ? 單相變頻器 ? 正弦波調光器 ? 正弦波調壓器 ? 正弦波發生器 ? 逆變焊機
上傳時間: 2014-07-04
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