地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制是影響列車安全可靠運(yùn)行的重要因素，牽引變流模塊是整個(gè)列車交流傳動(dòng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，而牽引轉(zhuǎn)矩控制又是最關(guān)鍵的部分。本文以某城市國(guó)產(chǎn)化地鐵列車為研究對(duì)象，主要針對(duì)牽引轉(zhuǎn)矩控制方案進(jìn)行研究并通過(guò)設(shè)計(jì)列車通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)牽引轉(zhuǎn)矩實(shí)施監(jiān)測(cè)。 論文首先介紹地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀，分析目前高性能交流調(diào)速方法在地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀。并簡(jiǎn)要介紹了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和CANopen總線協(xié)議在軌道交通車輛中的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀。 采用可編程邏輯控制器PLC及其子模塊構(gòu)建了通信網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了通信網(wǎng)絡(luò)軟件。對(duì)CANopen的通信報(bào)文進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用層協(xié)議CANopen的功能。 根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的需求，對(duì)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制、牽引逆變器的PWM控制方式進(jìn)行了研究。采用帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制方法，應(yīng)用帶定時(shí)調(diào)制環(huán)節(jié)的滯環(huán)電流比較PWM和優(yōu)化脈沖控制方案分段對(duì)逆變器進(jìn)行PWM控制。通過(guò)設(shè)計(jì)牽引系統(tǒng)與CANopen網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)牽引控制效果的監(jiān)測(cè)，并對(duì)牽引特性曲線進(jìn)行分析；選取特性曲線上的特定工作點(diǎn)，對(duì)牽引控制效果進(jìn)行了分析說(shuō)明。測(cè)試結(jié)果表明本文討論的牽引矢量控制和PWM控制方案能夠很好地滿足列車運(yùn)營(yíng)對(duì)牽引轉(zhuǎn)矩的要求。 目前，該系統(tǒng)正在進(jìn)行線路運(yùn)行調(diào)試和性能改進(jìn)，準(zhǔn)備交付用戶進(jìn)行商業(yè)線路運(yùn)營(yíng)，具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： CANopen 地鐵列車 轉(zhuǎn)矩
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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無(wú)刷直流電機(jī)以體積小、重量輕、效率高、調(diào)速性能好、無(wú)換向火花及無(wú)勵(lì)磁損耗等諸多優(yōu)點(diǎn)被大量應(yīng)用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機(jī)床及機(jī)器人等領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求也越來(lái)越高?？梢灶A(yù)見，隨著永磁材料和電力電子器件價(jià)格進(jìn)一步的降低，無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)理論的研究不斷深入，無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用前景將更加廣泛。 本文通過(guò)閱讀大量文獻(xiàn)資料，介紹了無(wú)刷直流電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動(dòng)態(tài)及工作原理等。在控制策略上，采用了基于智能控制思想的模糊控制，其特點(diǎn)是不依賴于對(duì)象模型，利用制定的控制規(guī)則進(jìn)行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運(yùn)用Matlab/Simulink對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真，其中速度環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)，為后面的實(shí)驗(yàn)提供了理論分析的基礎(chǔ)。 結(jié)合無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，利用電機(jī)內(nèi)部的霍爾元件檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。根據(jù)模糊控制器的設(shè)計(jì)方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設(shè)計(jì)了整流電路、逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)理及保護(hù)電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言進(jìn)行了混合編程，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)等功能。 通過(guò)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。相對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了無(wú)刷直流電機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)后續(xù)的工作給出了自己的見解。
標(biāo)簽： DSPF 2812 無(wú)刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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繞組勵(lì)磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)大功率場(chǎng)合獲得了廣泛應(yīng)用，因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。目前開發(fā)高性能繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所采用的控制方案主要有兩種：一種是直接轉(zhuǎn)矩控制（DTFC）；另一種是磁場(chǎng)定向矢量控制（FOC）。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，物理概念清晰，電流、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，易實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點(diǎn)。因此，在交流傳動(dòng)領(lǐng)域中，越來(lái)越受到學(xué)者的關(guān)注。但是，無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，交直交型繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)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(tǒng)的理論體系構(gòu)架。本文對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論探討，并進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下： @@ 通過(guò)廣泛的查找文獻(xiàn)，對(duì)幾種常見的同步電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，分析了同步電機(jī)變頻調(diào)速原理，在此基礎(chǔ)上，講述了無(wú)傳感器技術(shù)在同步電機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無(wú)傳感器技術(shù)主要有兩大類：基于基波量的檢測(cè)方法和基于外加信號(hào)的激勵(lì)法。隨后，對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置的估計(jì)進(jìn)行了綜述，其方法有：基于電機(jī)定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，高頻信號(hào)注入法，基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計(jì)法和基于相電感計(jì)算法等。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置估計(jì)的研究還很少。 @@ 對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制的理論進(jìn)行了全面深入地研究，建立起矢量控制的理論體系構(gòu)架。 @@ 首先，基于磁勢(shì)等效原理，將三相靜止交流信號(hào)等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號(hào)，將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)進(jìn)行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上，得到凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的電壓矩陣方程、功率方程和運(yùn)動(dòng)方程。根據(jù)上述方程，繪出dq軸的等值電路及矢量圖，得到狀態(tài)空間描述的dq軸數(shù)學(xué)模型。 @@ 其次，根據(jù)模型參考自適應(yīng)原理，對(duì)同步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。忽略同步電機(jī)d軸阻尼繞組的作用，取同步轉(zhuǎn)速為零，得到同步電機(jī)αβ靜止坐標(biāo)系下 的數(shù)學(xué)模型。將不含有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的方程作為參考模型，將含有轉(zhuǎn)速參數(shù)的方程作為可調(diào)模型，根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理，對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計(jì)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)磁通觀測(cè)器來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通，實(shí)現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測(cè)器采用降維觀測(cè)器，僅對(duì)轉(zhuǎn)子磁通分量進(jìn)行重構(gòu)，并通過(guò)極點(diǎn)配置算法，合理配置觀測(cè)器的極點(diǎn)，使觀測(cè)器滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，達(dá)到磁通觀測(cè)的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調(diào)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(duì)稱電壓與空間電壓矢量之間的關(guān)系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個(gè)有效開關(guān)狀態(tài)矢量，這六個(gè)開關(guān)矢量和兩個(gè)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(zhuǎn)磁場(chǎng)。其次，根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū)，選擇相鄰有效開關(guān)矢量，在伏秒平衡的法則下，計(jì)算各有效開關(guān)矢量的作用時(shí)間。并且，探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過(guò)渡問(wèn)題，定性分析了空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的性能。最后，根據(jù)每個(gè)扇區(qū)中開關(guān)矢量作用時(shí)間，采用軟件構(gòu)造法，在TMS320LF2407A硬件上實(shí)現(xiàn)了SVPWM。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線的電壓利用率，具有在低頻運(yùn)行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點(diǎn)。 @@ 空間矢量過(guò)調(diào)制算法的研究。在上述線性調(diào)制的基礎(chǔ)上，提出一種基于電壓空間矢量的過(guò)調(diào)制方法。過(guò)調(diào)制區(qū)域根據(jù)調(diào)制度分成兩種不同的模式，分別為模式Ⅰ（0．907
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù)，它采用空間矢量的分析方法，在定子坐標(biāo)系下計(jì)算并控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。比較于矢量控制，它省去了復(fù)雜的矢量變換，克服了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)的依賴性，具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。然而，異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)矩、電流和磁鏈脈動(dòng)較大，開關(guān)頻率不恒定的問(wèn)題。本文在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)其存在的缺點(diǎn)提出了基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制策略。 這種新型的直接轉(zhuǎn)矩控制策略使空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)相結(jié)合。把電動(dòng)機(jī)和PWM逆變器看成一體，使電動(dòng)機(jī)獲得賦值恒定的近似理想的圓形磁場(chǎng)，解決其轉(zhuǎn)矩、電流、磁鏈脈動(dòng)大，開關(guān)頻率不恒定的問(wèn)題。在論文撰寫的過(guò)程中做了如下工作： 根據(jù)電機(jī)原理和坐標(biāo)變換理論，建立定子正交α—β兩相靜止坐標(biāo)系下的異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，包括電機(jī)的磁鏈模型、轉(zhuǎn)矩模型和運(yùn)動(dòng)方程。 設(shè)計(jì)PI控制器，該控制器把轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成參考電壓，然后通過(guò)坐標(biāo)變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓，對(duì)SVPWM模塊進(jìn)行控制。 設(shè)計(jì)SVPWM控制模塊，其中設(shè)計(jì)了期望電壓空間矢量的合成方法，矢量區(qū)段的判斷，計(jì)算了開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間和時(shí)刻。 通過(guò)理論分析和設(shè)計(jì)各個(gè)模塊，組成了控制系統(tǒng)逆變器部分的仿真模型。在MATLAB/SIMULINK仿真工具箱中搭建仿真模型，通過(guò)設(shè)置合理的仿真參數(shù)、電機(jī)參數(shù)、給定量參數(shù)以及PI控制器的控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，從而在理論上驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這種基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制方法可以有效改善直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能。減小傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中的磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，并使逆變器工作在恒定的開關(guān)頻率。最后總結(jié)論文所做的研究工作，并展望了今后的研究重點(diǎn)和方向。
標(biāo)簽： SVPWM 異步電動(dòng)機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由上位機(jī)、PLC、變頻器、壓力變送器等組成。本系統(tǒng)包含三臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)，采用通用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)三相水泵電動(dòng)機(jī)組的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速，運(yùn)行切換采用“先開先停”的原則。壓力變送器檢測(cè)當(dāng)前水壓信號(hào)，送入PLC與設(shè)定值經(jīng)PID比較運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電動(dòng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速來(lái)改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定值附近。把模糊控制算法引入到控制系統(tǒng)中，從而改善了系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性。 模糊控制是一種不依賴于被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型的仿人思維的控制技術(shù)。它可以利用領(lǐng)域?qū)＜业牟僮鹘?jīng)驗(yàn)或知識(shí)建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則，有較好的知識(shí)表達(dá)能力。但傳統(tǒng)的模糊控制同PID算法一樣，均為“事后調(diào)節(jié)”，因而對(duì)大遲延對(duì)象的控制效果不是很理想。預(yù)測(cè)控制的核心是不僅注意過(guò)去及現(xiàn)在的目標(biāo)值，而且注意將來(lái)的目標(biāo)值，使受控量和目標(biāo)值的偏差盡可能地小，從而提高系統(tǒng)的控制性能。預(yù)測(cè)控制和模糊控制是各自獨(dú)立發(fā)展起來(lái)的兩類控制方法，在二者充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出將預(yù)測(cè)的思想和模糊的思想結(jié)合起來(lái)，形成一種新的控制方法——模糊預(yù)測(cè)控制FPC。 本文將FPC技術(shù)應(yīng)用于供水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出自調(diào)整修正因子模糊PID控制器，克服了傳統(tǒng)PID控制設(shè)計(jì)中的參數(shù)調(diào)整困難的問(wèn)題。模糊PID控制是在大誤差范圍內(nèi)采用模糊控制，以提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；在小誤差范圍內(nèi)采用PID控制，引入積分控制作用以消除靜態(tài)誤差，提高控制精度。本設(shè)計(jì)通過(guò)變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒水壓控制，并針對(duì)系統(tǒng)的時(shí)滯特點(diǎn)采用Smith預(yù)估控制器進(jìn)行補(bǔ)償。利用Matlab對(duì)其模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與傳統(tǒng)控制算法相比較，該算法具有魯棒性好，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，易于在線調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)響應(yīng)曲線沒有超調(diào)，系統(tǒng)的建立時(shí)間比較短，抗干擾能力強(qiáng)。 通過(guò)對(duì)上位機(jī)和PLC之間通信的分析和研究，完成了上、下位機(jī)的通信設(shè)置，給出了上位機(jī)監(jiān)控程序編寫方法，通過(guò)通信模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障報(bào)警。 所開發(fā)的系統(tǒng)將FPC與PLC相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮了PLC控制靈活、編程方便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，提高了控制的精確度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對(duì)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)精確控制，實(shí)用性強(qiáng)，具有一定的推廣價(jià)值。
標(biāo)簽： PLC FPC 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)利用電子換相器代替了直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械電刷和換向器，不但具有直流電機(jī)的調(diào)速性能，而且體積小、效率高，在許多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。采用無(wú)位置傳感器控制技術(shù)，不但可以克服有位置傳感器的諸多弊端，而且還進(jìn)一步拓展了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。近些年來(lái)，無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)成為大家研究的熱點(diǎn)之一。 本課題緊扣研究熱點(diǎn)，以方波無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)了一套無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TMS320LF2407ADSP芯片作為控制核心，運(yùn)用反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)原理和預(yù)定位與升頻升壓相結(jié)合的啟動(dòng)方法，實(shí)現(xiàn)無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制。為了提高系統(tǒng)的調(diào)速性能，控制方法采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制。 首先，本文研究了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、性能、工作原理及數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型在Matlab/Simulink環(huán)境中建立無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的仿真模型。接著，給出了系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方案，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)--反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)及其相位補(bǔ)償原理、啟動(dòng)、單神經(jīng)元PID轉(zhuǎn)速控制器以及PWM產(chǎn)生電路進(jìn)行了深入的研究。 然后，根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案和系統(tǒng)功能要求，進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中，主要進(jìn)行了DSP最小系統(tǒng)、電流和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路、IR2130驅(qū)動(dòng)電路等方面電路的設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)出了主程序和A/D中斷程序。其中，主程序包括DSP系統(tǒng)設(shè)置、變量初始化、電機(jī)正反轉(zhuǎn)選擇、電機(jī)啟動(dòng)、速度計(jì)算及顯示等方面程序；A/D中斷程序包括反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算、換相時(shí)刻計(jì)算、電流轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)子程序等方面程序。 最后，經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電機(jī)啟動(dòng)快速、穩(wěn)定，具有較寬的調(diào)速范圍。同時(shí)，該系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 無(wú)位置傳感器 控制系統(tǒng) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便?，F(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無(wú)論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個(gè)速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問(wèn)題，效果并不十分理想。因此高性能無(wú)速度傳感器控制成為近年來(lái)電機(jī)研究的熱點(diǎn)。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器狀態(tài)觀測(cè)中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢?duì)電機(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測(cè)量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過(guò)仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無(wú)速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時(shí)不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡(jiǎn)單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢(shì)，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過(guò)分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測(cè)量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對(duì)卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無(wú)速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：lifangyuan12
隨著全球汽車保有量的與日俱增，能源危機(jī)和環(huán)境污染正逐漸成為制約世界汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。而新興的混合動(dòng)力汽車（HEV）在節(jié)能和排放上的優(yōu)越性正逐步體現(xiàn)出來(lái)。由于采用“油、電”配合的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)車體，其所搭載電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究則成為混合動(dòng)力汽車研發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它直接決定著整車的動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)。 論文首先比較了常見的幾種電動(dòng)汽車的性能，概括了混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)，介紹了混合動(dòng)力汽車電機(jī)及其控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動(dòng)機(jī)的性能優(yōu)劣，由于永磁同步電機(jī)具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，本文混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系統(tǒng)選用永磁同步電機(jī)；根據(jù)混合動(dòng)力汽車所搭載電動(dòng)機(jī)在功率和扭矩上的要求以及永磁同步電機(jī)在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，選取了發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置形式；論文建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制的原理；設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了功率驅(qū)動(dòng)電路，速度及位置檢測(cè)電路，電流反饋及過(guò)流保護(hù)電路，CAN通訊模塊等系統(tǒng)中重要的組成單元；軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)，闡述了關(guān)鍵子程序如電流采集、位置檢測(cè)程序和SVPWM產(chǎn)生子程序。 最后，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)硬件進(jìn)行了調(diào)試和修改，通過(guò)樣機(jī)及系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)，取得了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)了所設(shè)計(jì)樣機(jī)的特性，發(fā)現(xiàn)其制作過(guò)程中的不足，并實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達(dá)到了對(duì)混合動(dòng)力汽車用永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的探索與研究的目的。
標(biāo)簽： 2812 DSP 混合動(dòng)力
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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應(yīng)用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的永磁同步電機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由永磁同步電機(jī)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合而形成的新型交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。因其具有良好的運(yùn)行性能而成為當(dāng)代電氣傳動(dòng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 永磁同步電機(jī)是一個(gè)多變量、非線性、高強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，其輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流不成正比，而是復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，因此要得到好的控制性能，需要進(jìn)行磁場(chǎng)解耦。矢量變換控制技術(shù)正好適用于永磁同步電機(jī)的這種特點(diǎn)。 本文在數(shù)字電機(jī)控制專用DSP芯片TMS320LF2407的基礎(chǔ)上，以永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)其矢量控制技術(shù)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。 首先課題根據(jù)永磁同步電機(jī)實(shí)際物理模型，分析推導(dǎo)得到了永磁同步電機(jī)的三相靜止坐標(biāo)系下及兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。 接著課題對(duì)永磁同步電機(jī)運(yùn)行特性進(jìn)行了分析和研究。在此基礎(chǔ)上，課題提出了一種新型的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)上，課題提出了應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法，并對(duì)其做了仿真驗(yàn)證。 結(jié)果表明，課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以及應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法準(zhǔn)確可行。 這個(gè)控制系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)多種矢量控制方法，為永磁同步電機(jī)擴(kuò)速增效提供了理論平臺(tái)。 在理論分析、仿真通過(guò)基礎(chǔ)上，課題對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)。 課題完成了DSP控制系統(tǒng)關(guān)鍵硬件電路的設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)制作了一塊應(yīng)用SCALE模塊的IGBT驅(qū)動(dòng)電路，此驅(qū)動(dòng)電路響應(yīng)迅速、抗干擾性強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)性能優(yōu)越。此外，課題完成了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字化設(shè)計(jì)，調(diào)試通過(guò)了速度位置檢測(cè)、電流檢測(cè)、PI調(diào)節(jié)、坐標(biāo)變換等應(yīng)用模塊。 課題最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的做了全面的總結(jié)，并對(duì)今后的工作方向進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電機(jī) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型、高性能交流調(diào)速技術(shù)。它利用電壓源型逆變器的工作過(guò)程，控制定子磁鏈的走或停，即調(diào)整定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角大小，從而對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制以獲得良好的動(dòng)態(tài)性能。 論文首先探討了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，闡述了直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，分析了常用的圓形磁鏈軌跡控制方法，詳細(xì)介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)主要模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。在分析交流異步電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型、轉(zhuǎn)矩和磁鏈計(jì)算方程的基礎(chǔ)上，分析了直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大的問(wèn)題?；谡伎毡瓤刂坪碗x散占空比控制的異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，由電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式和合成電壓矢量理論推導(dǎo)了直接計(jì)算占空比的方法，在不影響系統(tǒng)各方面性能指標(biāo)的情況下使降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的計(jì)算量大大減少，方便了計(jì)算和使用。兩種方法均具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占空比計(jì)算量小等優(yōu)點(diǎn)。研究結(jié)果驗(yàn)證了這兩種方法的正確性和有效性。在第一種方法中加入了單神經(jīng)元控制器，使系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能得到了提高。接著對(duì)利用空間電壓矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果表明此種方法能夠有效的降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使系統(tǒng)性能得到提高。 以TMS320F2812DSP為CPU搭建了直接轉(zhuǎn)矩控制硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，調(diào)試了硬件電路。編寫了相關(guān)軟件流程圖和程序清單。
標(biāo)簽： DSP 異步電動(dòng)機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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