矢量控制作為一種先進的控制策略，是在電機統(tǒng)一理論、機電能量轉(zhuǎn)換和坐標變換理論的基礎上發(fā)展起來的，具有先進性、新穎性和實用性的特點。它是以交流電動機的雙軸理論為依據(jù)，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個直流分量：一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量重合，稱為勵磁電流分量；另一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量垂直，稱為轉(zhuǎn)矩電流分量。通過控制定子電流矢量在旋轉(zhuǎn)坐標系的位置及大小，即可控制勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的大小，實現(xiàn)像直流電動機那樣對磁場和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。本文研究的是以TMS320LF2407ADSP和FPGA為控制核心的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。 分析了脈寬調(diào)制和矢量控制的原理與實現(xiàn)方法，從而建立了異步電動機的數(shù)學模型。對于矢量控制，分析了矢量控制的基本原理和控制算法，推導了三相坐標系、兩相靜止與旋轉(zhuǎn)坐標系下的電機基本方程和矢量控制基本公式。同時在進行相應的坐標變換以后，得到了間接磁場定向型變頻調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制圖，并結合TMS320LF2407ADSP完成了具體的實現(xiàn)方法，根據(jù)矢量控制的基本原理，設計了一種基于DSP和FPGA的SVPWM冗余系統(tǒng)。 在硬件方面，以TMS320LF2407ADSP和EP1C12Q240FPGA為控制器，兩者之間通過雙口RAMIDT7130完成數(shù)據(jù)的交換，并能在一方失控時另一方立即產(chǎn)生SVPWM波形。同時完成無線遙控、速度給定、數(shù)據(jù)顯示以及電流、速度檢測和保護等功能，也對變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路、電源電路、FPGA配置電路、無線遙控電路、LCD顯示電路、保護電路、電流和轉(zhuǎn)速檢測電路作了簡單的介紹。在軟件方面，給出了基于DSP的矢量控制系統(tǒng)軟件流程圖，并用C語言進行了編程。用硬件描述語言Verilog對FPGA進行了編程，并給出了相關的仿真波形。MATLAB仿真結果表明，本文研究的調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制算法是成功的，并實現(xiàn)了對電機的高性能控制。
上傳時間： 2013-07-09
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無刷直流電機是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電機，應用傳統(tǒng)的控制理論對其進行控制系統(tǒng)設計、分析的技術已經(jīng)相對成熟，在此基礎上研發(fā)出的各種調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛應用。因此，無刷直流電機的進一步推廣應用，在很大程度上依賴于對一些先進控制策略的研究。 為了改進無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的控制性能，本文基于灰色控制理論建立了無刷直流電機灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)模型。常規(guī)的PID控制以其結構簡單、可靠性高、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點至今仍被廣泛采用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制性能優(yōu)良，但無刷直流電機是一種多變量、非線性的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的PID控制器難以克服電機自身參數(shù)不確定和擾動帶來的轉(zhuǎn)速偏差問題，無法實現(xiàn)精確快速的控制。灰色控制器是在繼承經(jīng)典PID控制器不依賴于對象模型優(yōu)點的基礎上，通過改進經(jīng)典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能優(yōu)良并且算法簡單。該控制器設計不需要建立電機的精確數(shù)學模型，對參數(shù)變化和負載擾動不敏感。系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了給定速度參考模型的自適應跟蹤，結構簡單，能適應環(huán)境變化，具有較強的魯棒性。 本文以灰色系統(tǒng)理論為基礎，把無刷直流電機的數(shù)學模型分為確定部分與不確定部分，對被控對象的不確定部分建立灰色模型，進行灰色預估補償，使控制系統(tǒng)的灰量得到一定程度的白化。對所提出的無刷直流電機灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)進行了仿真，對仿真結果給出理論分析；以TMS320F2812型DSP為核心控制器建立了無刷直流電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)。仿真和實驗結果表明，基于灰色PID控制算法的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)受電機參數(shù)變化影響較小，具有較高的控制精度和魯棒性，表現(xiàn)出優(yōu)良的動、靜態(tài)性能。
標簽： 控制 無刷 直流電機調(diào)速
上傳時間： 2013-04-24
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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)整能源結構的行業(yè)新技術，前景十分廣闊，日益受到人們的關注，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)動電機的基礎上，結合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。結合矢量控制理論及電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術給出了混合動力車用驅(qū)動電機矢量控制系統(tǒng)結構框圖。 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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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控制器的設計過程，并對設計的閉環(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知識，推導了其應用于Buck和Boost變換器的理論基礎。設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
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異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的頻率范圍、動態(tài)響應、調(diào)速精度、低頻轉(zhuǎn)矩、工作效率等方面具有很大優(yōu)點。隨著電力電子技術和計算機技術的飛躍發(fā)展，以此為基礎的交流電機變頻調(diào)速技術也取得了長足的進步，基于SVPWM的異步電動機矢量控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代交流傳動控制的一個重要研究方向，逐漸成為研究的熱點。 異步電動機調(diào)速系統(tǒng)是一個多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，雖然常規(guī)的PID控制算法簡單、可靠性高，但對于異步電動機這樣的非線性系統(tǒng)控制效果一般。模糊控制作為智能控制的一個重要的分支，由于不需要建立對象的精確數(shù)學模型，且具有良好的魯棒性和非線性的控制特性，非常適用于異步電動機調(diào)速系統(tǒng)。本文以提高異步電動機的調(diào)速精度和改善電動機的使用效率為目標，基于SVPWM的控制原理，分別采用傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器，應用在異步電動機的調(diào)速系統(tǒng)中。 本文首先介紹了異步電動機調(diào)速方法和逆變器的PWM控制方法。并闡述了矢量控制、坐標變換、空間電壓矢量調(diào)制的基本原理，給出了異步電動機在不同坐標系下的數(shù)學模型，為設計異步電動機矢量控制系統(tǒng)奠定了基礎。同時給出了傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器模型。為驗證控制效果，文中基于MATLAB/Simulink平臺，建立了控制器的計算機仿真模型，給出了仿真結果，并對結果做了詳細的分析。比較了傳統(tǒng)PID控制和模糊PID控制的效果，由仿真結果可以看出采用模糊PID控制算法具有較大的優(yōu)越性。 最后，以TI公司的DSP控制芯片TMS320F2812為控制核心，設計了異步電動機的控制系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)主要包括主電路、功率驅(qū)動電路、電壓、電流檢測電路等電路。另外設計了控制軟件，并給出了軟件的流程圖。通過實驗測得的波形，驗證了控制方法的正確性和有效性。
上傳時間： 2013-05-17
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矢量控制一直是電機控制領域的熱門話題。本文以異步電機為研究對象，以矢量控制的解耦思想為基礎，采用自動控制的有關方法，對矢量控制進行了探討，著重研究了矢量控制系統(tǒng)中控制器的設計。 @@ 本文對矢量控制和自動控制的相關理論進行了簡單的介紹，包括矢量控制的原理、坐標變換、控制系統(tǒng)的性能指標等。按照矢量控制的解耦思想將耦合的交流電機模擬為解耦的直流電機進行控制，解耦后的交流電機可對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)速進行獨立控制。在設計磁鏈控制器和速度控制器時，通過使用自動控制的相關原理，使得轉(zhuǎn)子磁鏈和電機轉(zhuǎn)速達到了預期的性能要求。本文使用的設計方法是先在連續(xù)域下設計控制器，然后將其離散化為數(shù)字控制器，并對連續(xù)域下的控制器和離散域下的控制器進行了仿真和比較。電機轉(zhuǎn)速是本文的一個重要參數(shù)，文中專門設計了轉(zhuǎn)速實驗，并對測量結果進行了誤差分析。最后，對本文設計方法的不足之處進行了簡單的說明，也給出了對應的改善方法。 @@ 仿真表明，本文設計的矢量控制系統(tǒng)達到了良好的控制效果。 @@關鍵字：矢量控制、磁鏈調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器
標簽： 異步電機 分 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-17
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選相控制開關又稱同步開關或相控開關，其實質(zhì)就是控制開關在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘，以主動消除開關過程所產(chǎn)生的涌流和過電壓等電磁暫態(tài)效應，提高開關的開斷能力。本論文首先分析了提高斷路器可靠性的途徑，介紹了相控開關的研究意義及其優(yōu)點；相控開關的基本原理和分合閘操作過程，為同步開關選相控制器的設計提供了理論依據(jù)。 永磁操動機構是近幾年正在發(fā)展的一種新型操動機構，它利用永久磁鐵產(chǎn)生的磁力將真空斷路器保持在分合閘位置，而無需任何傳統(tǒng)機械脫扣鎖扣裝置。它機構零部件少，結構簡單，使斷路器動作的可靠性大大提高。二次控制回路采用電子控制模塊，動作迅速并可以實現(xiàn)精確時間控制，采用開關電源輸入范圍寬，輸入輸出用光耦隔離，功耗低，極大地提高了可靠性，使永磁機構真空斷路器成為真正意義的免維護智能化斷路器。單線圈永磁機構結構簡單、體積小，在中壓領域得到越來越廣泛的應用。相控真空開關采用三相獨立操動的單線圈永磁機構，其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲能大容量電容器，通過多次的測試結果表明單線圈永磁機構能很好地滿足相控開關的要求，是相控開關的理想選擇。 本文詳細介紹了以Mega16為控制核心的單線圈永磁機構智能控制器，這種控制系統(tǒng)集保護、控制、開關量監(jiān)測等功能于一體。可實現(xiàn)對電容電壓實時顯示，具有過電流速斷保護、過電壓和欠電壓保護、閉鎖以及報警等功能。 通過相關試驗測試，表明本系統(tǒng)已經(jīng)初步達到了設計所要達到的預期效果，為以后的研究以及同步控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗和參考。
上傳時間： 2013-07-02
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隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，越來越多的電力電子裝置被應用到各個領域，給電網(wǎng)注入了不可忽視的無功以及諧波電流。 本文首先介紹了諧波的概念和諧波的危害，闡述了諧波問題研究的必要性和緊迫性，并對諧波抑制的方法作了簡單的介紹。并在此基礎上，通過對有源濾波器和無源濾波器各自的優(yōu)缺點以及有源濾波器裝置的結構、原理的分析，提出了基于DSP控制器的三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器裝置的設計方案。 并聯(lián)有源電力濾波器主電路設計是核心環(huán)節(jié)之一。本文在三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)學模型的基礎上，通過對采用空間矢量調(diào)制的有源電力濾波器的工作過程的研究和分析，揭示了主電路各參數(shù)之間的相互關系。根據(jù)瞬態(tài)電流跟蹤指標的要求推導出并聯(lián)APF輸出電感的估算公式。基于對電流跟蹤誤差矢量的度量，推導出直流側電容電壓臨界值表達式。詳細介紹了輸出濾波器參數(shù)的設計方法。 實時、高精度的諧波檢測是有源電力濾波器的重要部分。本文詳細地介紹了瞬時無功功率理論，選擇檢測負載電流的方式以提取諧波。提出了用滑窗迭代作為低通濾波的數(shù)字算法，以快速分離負載電流中的基波分量得到諧波指令。以全數(shù)字控制為重點，對電流環(huán)的數(shù)字控制方式，包括數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的設計做出了比較詳細的分析。 本文用MATLAB/SIMULINK中的電力系統(tǒng)模塊對有源電力濾波器進行了動態(tài)仿真研究。仿真結果表明這種拓撲結構的有源電力濾波器對電力系統(tǒng)中的諧波抑制具有較好的效果。 在理論分析和仿真研究的基礎上，設計了基于TMS320LF2407A控制的并聯(lián)型電力有源濾波器，對其控制系統(tǒng)硬件構成進行了詳細的介紹。研制了實驗樣機，對并聯(lián)型電力有源濾波器進行了初步的實驗研究。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：shiny3333
直接轉(zhuǎn)矩控制技術(DTC)是繼矢量控制技術之后交流調(diào)速領域中新興的控制技術，它采用空間矢量分析的方法，直接在定子坐標系下計算并控制異步電機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，采用定子磁場定向，直接對逆變器的開關狀態(tài)進行最佳控制，從而能夠快速而準確地控制異步電動機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。目前在高速離心機行業(yè)，普遍采用通用型變頻器，其通用性好，但參數(shù)較多，價格較貴，為了降低成本增強控制性能，本文利用直接轉(zhuǎn)矩控制技術的優(yōu)點，采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略設計并制作了針對高速離心機的專用變頻器。 本文介紹了異步電動機和逆變器的基本數(shù)學模型，分析了異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，以及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本組成，對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究，建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系統(tǒng)，介紹了仿真模型的各組成部分，包括3/2變換、定子磁鏈、電機轉(zhuǎn)矩觀測模型、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器、扇區(qū)判斷、開關表選擇等，給出了系統(tǒng)加減負載和加減轉(zhuǎn)速仿真結果，仿真結果表明了其磁鏈軌跡近似為圓形，系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，同時證明了建立的轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測模型以及控制算法的正確性和可行性。根據(jù)仿真實現(xiàn)方法以及結果的指導，設計并制作了整個系統(tǒng)的硬件電路，包括主電路(單相整流、濾波、制動電路、啟動限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅(qū)動隔離放大、采樣)并對各器件進行選型，給出了硬件各部分電路圖；最后介紹了系統(tǒng)的軟件流程以及各模塊的程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)的軟件部分采用C語言進行編程，實現(xiàn)了定子相電流的采樣、定子相電壓的計算、定子磁鏈的計算和開關信號的輸出等功能。在分別對硬件和軟件各部分進行調(diào)試后，進行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，以TMS320F2808作為控制器，在一臺功率為1.5KW的交流異步電機上實現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制。
標簽： 直接轉(zhuǎn)矩控制 變頻器
上傳時間： 2013-05-31
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隨著信息技術的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)吞吐量急劇增長，要求有更高的傳輸速度，來滿足大量數(shù)據(jù)的傳輸，而原有的并行數(shù)據(jù)傳輸總線結構上存在自身無法克服的缺陷，在高頻環(huán)境下容易串擾，而增大誤碼率。SATA串行總線技術應運而生。作為一種新型的總線接口，它提供了高達3.0Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，使用8B/10B編碼格式，采用LVDS NRZ串行數(shù)據(jù)傳輸方式，有良好的抗干擾性能，有更強的達到32位的循環(huán)冗余校驗，并且提供了良好的物理接口特性，支持熱拔插，代表著計算機總線接口技術的發(fā)展方向。FPGA作為一種低功耗的半導體器件，在高頻工作環(huán)境中有優(yōu)良的性能，將處理器與低功耗FPGA結合起來使用是數(shù)據(jù)存儲應用的趨勢，這樣能夠使得接口方案更加靈活。而在眾多FPGA器件中，Xilinx公司的Virtex-4平臺內(nèi)部集成了PowerPC高性能處理器，并且其中提供了Rocket IO MGT這種嵌入式的多速率串行收發(fā)器，能夠以6.25-622Mb/s的速度傳送數(shù)據(jù)，并且支持包括SATA協(xié)議在內(nèi)的多種串行通信協(xié)議。 本文從物理層、鏈路層、傳輸層分析了SATA1.0技術的接口協(xié)議，在此基礎提出滿足協(xié)議需求和適合FPGA設計的設計方案，并給出總體設計框圖，依照FPGA的設計方法，采用Xilinx公司的Virtex-4設計了一個符合SATA1.0接口協(xié)議的嵌入式存儲裝置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，仿真運行結果正常。
標簽： SerialATA FPGA 嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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