直接轉矩控制技術，是繼矢量控制技術之后出現(xiàn)的又一種新的控制思想，其控制手段直接，系統(tǒng)響應迅速，具有優(yōu)良的靜、動態(tài)特性，系統(tǒng)魯棒性好，因而受到了普遍關注并得到了迅速發(fā)展。 本論文從交流調速技術的發(fā)展開始，分析了異步電機直接轉矩控制的基本原理，推導了u-l、i-n兩種磁鏈模型，并對這兩種磁鏈模型的適應范圍和特點進行了分析，然后推導了在全速范圍都適用的u-n模型。u-n模型的特點是：低速下工作于i-n模型，高速下工作于u-i模型，高低速之間自然過渡，加之引入電流調節(jié)器對電流觀測值進行補償，大大提高了模型的觀測精度。 然后以交流電力機車為例，介紹了直接轉矩控制技術在交流調速系統(tǒng)中的應用，并根據(jù)電力機車的牽引特性，設計了不同的控制策略： (1)低速區(qū)：采用圓形磁鏈的直接轉矩控制； (2)高速區(qū)：采用六邊形磁鏈的直接轉矩控制； (3)弱磁區(qū)：通過改變磁鏈給定值來調節(jié)轉矩，實現(xiàn)恒功率調節(jié)。 同時應用MATLAB/SIMULINK軟件建立了直接轉矩控制系統(tǒng)的仿真模型，并得出了仿真結果，驗證了該方法的正確性。 最后介紹了無速度傳感器的直接轉矩控制方法，推導了基于模型參考自適應(MRAS)理論的轉子轉速的辨識方法，建立了轉子轉速的辨識模型，并得到了仿真結果。
標簽： 直接轉矩 控制技術 交流調速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文首先介紹無刷直流電機原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機數(shù)學模型的基礎上，構建了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真模型，并對各個仿真模塊進行了分析。設計了無刷直流電機控制系統(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。針對雙閉環(huán)無刷直流電機調速系統(tǒng)，深入研究了基于串級PI控制的控制策略，給出了參數(shù)選擇方法，并進行了仿真分析。根據(jù)所設計的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實現(xiàn)模塊，包括啟動按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應用層程序調用物理層程序模塊，通過一定的算法邏輯，實現(xiàn)整個系統(tǒng)軟件的功能。最后對無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了調試。給出了系統(tǒng)運行中的電壓、速度和電流等信號的實測波形，并進行了分析。調試結果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有良好的調速性能，達到預期的效果。
上傳時間： 2013-07-11
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能源和環(huán)境的雙重壓力、電子技術與控制理論的飛速發(fā)展使得柴油機控制能夠采用電子控制技術，并成為柴油機控制的研究熱點。本文針對我國內(nèi)燃機車牽引用的柴油機(12V240ZJ6E)，主要研究其電控單體泵的電子控制技術。實現(xiàn)了電控單體泵在實驗臺上的電子控制，為最終降低內(nèi)燃機車柴油機在輕載工況下的燃油消耗率并改善其排放打下基礎。在以下三方面展開研究工作： 首先，根據(jù)柴油機的燃油噴射原理，深入研究高壓燃油在泵-管-嘴系統(tǒng)中的傳遞規(guī)律，分析燃油噴射系統(tǒng)的各種電子控制方式，結合我國內(nèi)燃機車柴油機改造的現(xiàn)狀并參考國內(nèi)外應用實例，確定采用“電控單體泵系統(tǒng)”方案。針對性地分析電控單體泵的特性，總結出電控單體泵的控制規(guī)律。 其次，設計電控單體泵的高速大流量電磁閥驅動模塊，其性能直接影響電磁閥的響應特性。通過計算和試驗對比的方法獲得不同驅動電壓、不同續(xù)流回路情況時的動態(tài)響應，找出最優(yōu)電路參數(shù)和控制參數(shù)。用于多缸柴油機的驅動模塊可以修正各單體泵噴油特性的差異。 第三，設計凸輪軸轉速的測量模塊。采集安裝于凸輪軸上的測速齒輪的脈沖信號，計算凸輪軸的瞬時轉速和相位，并對瞬時轉速進行預測，為查找脈譜表以確定噴油定時和噴油量奠定基礎。凸輪軸轉速的預測方法為“相鄰區(qū)間+自適應參數(shù)修正”。 最后，設計控制電路，以數(shù)字信號處理器為主控芯片。在數(shù)字信號處理器中完成柴油機的轉速測量和電磁閥驅動脈沖生成。由于內(nèi)燃機車上的電磁環(huán)境比較惡劣，采用了抗干擾措施。 通過上述工作，掌握了電控單體泵系統(tǒng)的基本特性，完成了電子控制單元主要電路的設計，并實現(xiàn)凸輪軸的測速和電磁閥的控制。電子控制單元在電控單體泵試驗臺上進行了試驗。結果表明，測速準確、電磁閥驅動及其控制方式合理，為后續(xù)工作打下良好的基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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文章介紹了一種用單片機控制的直流PWM調速裝置實現(xiàn)小功率直流電機調速
上傳時間： 2013-04-24
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本課題提出了一套采用直流斬波技術的永磁無刷直流電機的調速控制系統(tǒng)。一方面研制了一種新穎的端電壓邏輯換相控制策略，它通過分析電機三相繞組端電壓的大小關系得出控制逆變橋開關管導通的信號。結合電機預定位起動原理，設計出的端電壓邏輯信號分析處理電路，有效克服了電機起動的困難，確保電機的順利起動，并在實驗結果中得到了論證。這種完全用硬件電路來實現(xiàn)電機的電子換相，無疑大大降低了控制系統(tǒng)的成本，具有一定的實用價值。另一方面采用直流斬波技術的無刷直流電機調速系統(tǒng)，從而大大減小了電流的脈動。本文闡述的方法不但適用于一般的三相四線制無刷直流電機，還適用于三相三線制的電機,從而擴大了其應用的范圍。 本論文先對無位置傳感器永磁無刷直流電動機的結構和基本原理進行了詳細的介紹；然后分別著重介紹了兩個部分的設計工作：無刷直流電機的驅動控制和采用直流斬波技術的調速系統(tǒng)；最后給出了相關的實驗結果和結論。 根據(jù)上述設計方案設計的無位置傳感器永磁無刷直流電動機調速控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)電機的平滑起動、無振動和失步現(xiàn)象，具有良好的調速性能。
標簽： 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流
上傳時間： 2013-04-24
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異步電動機變頻調速系統(tǒng)的頻率范圍、動態(tài)響應、調速精度、低頻轉矩、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速系統(tǒng)。本文以提高異步電動機的調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速系統(tǒng)中。 本文首先介紹了異步電動機調速方法和逆變器的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。
標簽： 異步電動機 變頻調速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
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無刷直流電機以體積小、重量輕、效率高、調速性能好、無換向火花及無勵磁損耗等諸多優(yōu)點被大量應用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機床及機器人等領域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高。可以預見，隨著永磁材料和電力電子器件價格進一步的降低，無刷直流電機驅動理論的研究不斷深入，無刷直流電機的應用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻資料，介紹了無刷直流電機的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動態(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，其特點是不依賴于對象模型，利用制定的控制規(guī)則進行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運用Matlab/Simulink對控制系統(tǒng)進行了建模和仿真，其中速度環(huán)采用模糊PI調節(jié)，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調節(jié)，為后面的實驗提供了理論分析的基礎。 結合無刷直流電機的結構，利用電機內(nèi)部的霍爾元件檢測轉子位置。根據(jù)模糊控制器的設計方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設計了整流電路、逆變電路、驅動電路、調理及保護電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語言和匯編語言進行了混合編程，實現(xiàn)了轉子位置信號的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調節(jié)及電流調節(jié)等功能。 通過對整個控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調試，進行了相關實驗。相對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應速度快、超調量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。實驗結果表明了無刷直流電機模糊控制系統(tǒng)設計的正確性。最后對整個設計進行了總結，對后續(xù)的工作給出了自己的見解。
上傳時間： 2013-04-24
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繞組勵磁同步電機具有功率因數(shù)可調、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應用，因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵磁同步電機驅動系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟價值和社會效益。目前開發(fā)高性能繞組勵磁同步電機驅動系統(tǒng)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(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)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(nèi)還是國外，交直交型繞組勵磁同步電機矢量控制系統(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)的理論體系構架。本文對繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)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(tǒng)，打好堅實的基礎。本論文主要研究內(nèi)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(tǒng)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(xiàn)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(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)學模型。 @@ 其次，根據(jù)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(shù)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(shù)的方程作為可調模型，根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理，對轉子轉速進行估計。@@ 最后，根據(jù)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(xiàn)磁通反饋閉環(huán)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(tǒng)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(tài)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(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū)，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(qū)判斷和扇區(qū)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(jù)每個扇區(qū)中開關矢量作用時間，采用軟件構造法，在TMS320LF2407A硬件上實現(xiàn)了SVPWM。實驗結果表明，該算法簡單易實現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線的電壓利用率，具有在低頻運行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)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(qū)域根據(jù)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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異步電動機直接轉矩控制技術是近年來發(fā)展起來的一種新型、高性能交流調速技術。它利用電壓源型逆變器的工作過程，控制定子磁鏈的走或停，即調整定子磁鏈與轉子磁鏈的夾角大小，從而對電機轉矩進行直接控制以獲得良好的動態(tài)性能。 論文首先探討了直接轉矩控制技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡述了直接轉矩控制的基本原理，分析了常用的圓形磁鏈軌跡控制方法，詳細介紹了直接轉矩控制系統(tǒng)主要模塊的設計和實現(xiàn)。在分析交流異步電機動態(tài)數(shù)學模型、轉矩和磁鏈計算方程的基礎上，分析了直接轉矩控制的異步電動機在低速運行時存在轉矩脈動和轉速波動較大的問題。基于占空比控制和離散占空比控制的異步電動機直接轉矩控制方法，由電機電磁轉矩公式和合成電壓矢量理論推導了直接計算占空比的方法，在不影響系統(tǒng)各方面性能指標的情況下使降低轉矩脈動的計算量大大減少，方便了計算和使用。兩種方法均具有系統(tǒng)結構簡單、占空比計算量小等優(yōu)點。研究結果驗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)的動靜態(tài)性能得到了提高。接著對利用空間電壓矢量調制的直接轉矩控制系統(tǒng)進行了研究。仿真結果表明此種方法能夠有效的降低轉矩脈動，使系統(tǒng)性能得到提高。 以TMS320F2812DSP為CPU搭建了直接轉矩控制硬件實驗平臺，調試了硬件電路。編寫了相關軟件流程圖和程序清單。
上傳時間： 2013-04-24
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矢量控制變頻調速系統(tǒng)是國內(nèi)當前電氣傳動和自動化領域研究的熱點和技術攻堅的難點。矢量控制技術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。其思想就是將異步電動機的數(shù)學模型通過坐標變換，將定子電流矢量分解為按轉子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制，從而實現(xiàn)磁通和轉矩的解耦控制，以期達到獨立控制電機轉矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理，采用TI公司最先進的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812，開發(fā)出了一套基于轉子磁鏈位置估計和轉子速度估計的電流轉速雙閉環(huán)的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統(tǒng)，并實現(xiàn)了實際運行，初步達到了產(chǎn)品化的目標。主要的工作如下： (1)從電機數(shù)學模型和坐標系變換入手，采用電流轉速雙閉環(huán)的轉子磁場定向直接矢量控制方案，深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理，并完成了調速系統(tǒng)的功能框圖； (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120，設計了調速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅動電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設計了基于轉子磁鏈位置估計和速度估計的電流轉速雙閉環(huán)的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實現(xiàn)； (4)采用先進的自適應Fuzzy-PI調節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調節(jié)器作為速度控制器，取得了較好的控制效果； (5)搭建了整個變頻調速實驗平臺，進行了整機測試，給出了實驗結果和結論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中，在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進行了相應的實驗。實驗表明，該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，運行穩(wěn)定，抗干擾能力強，獲得用戶好評，不失為一套具有先進性、新穎型、實用性的高性能變頻調速系統(tǒng)。
標簽： 異步電動機 變頻調速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時間： 2013-05-25
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