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本文從課題要求和實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),設(shè)計(jì)了以TMS320F240為核心的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng),詳細(xì)敘述了控制系統(tǒng)的搭建方法,并對(duì)永磁同步電機(jī)的初始位置檢測(cè)和死區(qū)補(bǔ)償作了理論的研究.本文的結(jié)構(gòu)和主要研究內(nèi)容如下:第一章介紹了永磁電機(jī)的原理、現(xiàn)狀和發(fā)展歷史.第二章對(duì)永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型做了詳細(xì)的介紹.介紹了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成部分電流環(huán),轉(zhuǎn)速環(huán)和位置環(huán)的常見控制策略,這三個(gè)環(huán)之間的關(guān)系和如何綜合調(diào)節(jié)這三個(gè)環(huán).控制系統(tǒng)采用的是矢量控制方法,本章最后詳細(xì)地分析了永磁同步電機(jī)的矢量控制策略,這種策略的軟件實(shí)現(xiàn)方法,并給出了基于MATLAB/SIMULINK的控制系統(tǒng)仿真.第三章從介紹了實(shí)際的電路設(shè)計(jì),包括搭建以TMS320F240為核心的控制系統(tǒng)的搭建,智能功率模塊IPM的使用及控制的主要方法,控制面盤的設(shè)計(jì).第四章分析了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)主要問題:初始位置檢測(cè).分析了現(xiàn)有的初始位置檢測(cè)的主要方法,并提出了一種利用永磁同步電機(jī)的凸極效應(yīng)和非線性的磁化特性來估算轉(zhuǎn)子初始位置的方法.第五章介紹了矢量控制永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的死區(qū)補(bǔ)償問題.
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 矢量控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,人們對(duì)電能變換的控制能力日益提高.但這些非線性裝置所產(chǎn)生的無功和諧波污染也給電網(wǎng)帶來越來越嚴(yán)重的危害.研究有源電力濾波器以補(bǔ)償電力電子裝置所引起的無功和諧波污染已成為電力電子應(yīng)用技術(shù)中的一個(gè)重大研究課題. 本文主要研究一種基于DSP控制的運(yùn)用于高壓電力系統(tǒng)的新型大容量補(bǔ)償裝置,它結(jié)合了有源濾波器(APF)和靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器(SVG),的優(yōu)點(diǎn),在抑制電網(wǎng)諧波的同時(shí)進(jìn)行無功補(bǔ)償. 傳統(tǒng)補(bǔ)償裝置主要采用模擬控制.但模擬控制存在電路復(fù)雜、控制性能差、易受環(huán)境干擾等缺點(diǎn).本文提出以TI公司TMS320LF2407高速處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng).更重要的是,該補(bǔ)償裝置使用的電抗和電容元件比傳統(tǒng)SVC中的電抗器和電容元件小.大大縮小了裝置的體積和成本. 另外,由于補(bǔ)償裝置中IGBT模塊的額定工作電壓的限制,若要將其運(yùn)用于高壓系統(tǒng)需要連接特殊的升壓變壓器,成本較高.如果能夠借助一些輔助的外電路解決功率器件串聯(lián)工作時(shí)的均壓問題,那么就可以省去升壓變壓器的投資,降低了成本.這也是本文的一個(gè)研究方向. 本文首先回顧了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展情況,然后闡述了有源濾波和無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟砗完P(guān)鍵技術(shù).在此基礎(chǔ)上,討論了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補(bǔ)償裝置的硬件設(shè)計(jì)及軟件開發(fā).最后,使用Matlab對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.
標(biāo)簽： DSP 控制 電力系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動(dòng)機(jī)，交流傳動(dòng)變得越來越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)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(dòng)機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動(dòng)場合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，而對(duì)于這些應(yīng)用場合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制問題。本文針對(duì)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識(shí)來提高永磁同步電動(dòng)機(jī)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(tái)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場定向控制，參數(shù)辨識(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)通過參數(shù)辨識(shí)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對(duì)不同情況，通過改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識(shí)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(dòng)機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動(dòng)基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對(duì)控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過訓(xùn)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(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對(duì)永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)辨識(shí)的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)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(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識(shí)。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，該方法不需要觀測(cè)的磁鏈信號(hào)，消除了磁鏈觀測(cè)和參數(shù)辨識(shí)的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對(duì)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)以后，仍然是非線性方程，為了對(duì)電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)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(tái)，通過軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)電阻和磁鏈的估計(jì)，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(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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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去及現(xiàn)在的目標(biāo)值，而且注意將來的目標(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，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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變頻器在各行各業(yè)中的各種設(shè)備上迅速普及應(yīng)用，已成為當(dāng)今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟(jì)和生活中普遍需要的新技術(shù)。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點(diǎn)，如開關(guān)損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設(shè)計(jì)高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對(duì)象的研究內(nèi)容： 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)學(xué)模型，分析了共模電壓產(chǎn)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(guān)系。總結(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎(chǔ)上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響，以及死區(qū)補(bǔ)償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€(gè)調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對(duì)該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設(shè)計(jì)包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護(hù)電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路以及反激式開關(guān)電源，對(duì)于傳感器檢測(cè)濾波電路的具體電路參數(shù)設(shè)計(jì)，是在PSPICE上仿真基礎(chǔ)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(guān)的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設(shè)計(jì)包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機(jī)啟動(dòng)函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護(hù)中斷程序。在實(shí)現(xiàn)一般SVPWM的基礎(chǔ)上，根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補(bǔ)償算法，將這兩個(gè)對(duì)SVPWM進(jìn)行改進(jìn)的調(diào)制算法在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。 在硬件電路完成設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，逐漸編制相應(yīng)的控制程序，并進(jìn)行調(diào)試，并完成整個(gè)程序的編制和調(diào)試。此外，還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關(guān)電源。整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動(dòng)問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機(jī)，并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法，效果良好，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的； 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)引用到串級(jí)調(diào)速中來提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過建立電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路，重點(diǎn)分析了有源PFC技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后，系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計(jì)算公式和變化趨勢(shì)，對(duì)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級(jí)調(diào)速時(shí)有所提升。鑒于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電勢(shì)頻率非常低，分析了有源PFC的具體實(shí)現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對(duì)稱平衡的Scott變壓器和兩個(gè)單相有源PFC電路實(shí)現(xiàn)了繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)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(tái)，所得結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分，廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)車、電力設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備、交通車輛等領(lǐng)域。逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用前景也得到越來越深入地研究。人們對(duì)逆變電源的要求越來越高，高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當(dāng)今逆變電源的發(fā)展趨勢(shì)之一。提高逆變電源容量主要有兩個(gè)途徑，設(shè)計(jì)大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電源模塊化。 為此，本文以兩臺(tái)400kVA組合式三相逆變器為對(duì)象，采用全數(shù)字化控制方式，主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術(shù)和并聯(lián)控制技術(shù)。本文圍繞大功率組合式三相逆變器，對(duì)其主電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、波形控制技術(shù)以及并聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)控制方案進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結(jié)構(gòu)，并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設(shè)計(jì)。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)大功率組合式三相逆變器，采用在dq 坐標(biāo)系下的三相電壓閉環(huán)統(tǒng)一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質(zhì)量，采用PID 瞬時(shí)值電壓反饋控制和重復(fù)控制并聯(lián)結(jié)合的控制方案。分析了PID 控制器和重復(fù)控制器的原理，并針對(duì)400kVA 三相逆變器的系統(tǒng)性能，給出了相應(yīng)數(shù)字PID 控制器和重復(fù)控制器的設(shè)計(jì)。并利用Matlab 建立了系統(tǒng)的仿真模型，給出了理論研究結(jié)果。提出了有效提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的兩種方法：加負(fù)載電流前饋和動(dòng)態(tài)過程中強(qiáng)制改變改變調(diào)制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護(hù)技術(shù)，提出了采用瞬時(shí)值限流電路和單獨(dú)的軟件限流環(huán)相結(jié)合的方案，保證大功率三相逆變器在短路時(shí)自動(dòng)限流保護(hù)。對(duì)兩臺(tái)大功率三相逆變器組成的并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、環(huán)流特性及逆變器的輸出功率進(jìn)行了分析。詳細(xì)分析了輸出阻抗特性不同時(shí)，逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異，得出了輸出阻抗對(duì)環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對(duì)大功率三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理，逆變器輸出功率的檢測(cè)和母線信號(hào)綜合的脈寬調(diào)制原理。根據(jù)400kVA 三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出阻抗特性，采用了無功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實(shí)現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺(tái)400kVA組合式三相逆變器樣機(jī)上得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯(lián)控制策略有效可行性。
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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變頻電源具有低損耗和高效率等顯著優(yōu)點(diǎn)，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性指標(biāo)，隨著工業(yè)上變頻電源的廣泛應(yīng)用，對(duì)其性能參數(shù)的檢測(cè)也越來越重要，因此對(duì)變頻電源設(shè)備輸出電參數(shù)進(jìn)行測(cè)量方面的研究具有重要的意義。 論文綜述了國內(nèi)外各種交流變頻電參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用技術(shù)，根據(jù)變頻設(shè)備的工作機(jī)理和輸出特性，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。由于變頻設(shè)備的輸出范圍廣且變化快，并且國內(nèi)大部分參數(shù)測(cè)量設(shè)備都是針對(duì)工頻進(jìn)行設(shè)計(jì)的，基于此本文采用高速的數(shù)字處理器和改進(jìn)的算法來進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)。 論文首先給出了各電參數(shù)測(cè)量的國際標(biāo)準(zhǔn)和理論基礎(chǔ)，重點(diǎn)分析了如何通過希爾波特變換來實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。為了濾除不需要的高次諧波并精確的測(cè)量頻率，建立了FIR濾波器模型，通過MATLAB編程進(jìn)行了數(shù)字仿真，驗(yàn)證了算法的正確性；利用周期法進(jìn)行了其它電參數(shù)的測(cè)量實(shí)現(xiàn)，并在Labview 中進(jìn)行了仿真，作為輔助分析軟件具有快速直觀的特點(diǎn)并有很大的通用性。 在理論分析和仿真的基礎(chǔ)上，論文設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812 DSP的控制系統(tǒng)，并結(jié)合原理圖介紹了各模塊運(yùn)行原理；重點(diǎn)分析了如何利用CPLD來實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制的功能，并給出了VHDL設(shè)計(jì)的程序和仿真結(jié)果。最后進(jìn)行軟件程序上的設(shè)計(jì)，對(duì)各部分進(jìn)行了程序分析和設(shè)計(jì)，各模塊結(jié)構(gòu)相互關(guān)聯(lián)，具有很好的擴(kuò)展性和移植性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本課題深入分析了GPS軟件接收機(jī)基于FFT并行捕獲算法并詳細(xì)闡述了其FPGA的實(shí)現(xiàn)。相比于其它的捕獲方案，該方案更好地滿足了信號(hào)處理實(shí)時(shí)性的要求。 論文的主體部分首先簡單分析了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本原理，介紹了GPS系統(tǒng)的組成，詳細(xì)闡述了GPS信號(hào)的特點(diǎn)，并根據(jù)GPS信號(hào)的組成特點(diǎn)介紹了接收機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。其次，通過對(duì)GPS接收機(jī)信號(hào)捕獲方案的深入研究，確定了捕獲速度快且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度不是很高的基于FFT的并行捕獲方案，并對(duì)該方案提出了幾點(diǎn)改進(jìn)的措施，根據(jù)前面的分析，提出了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，利用MATLAB對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真的結(jié)果充分的驗(yàn)證了方案的可行性。接著，對(duì)于捕獲環(huán)節(jié)中的核心部分—FFT處理器，設(shè)計(jì)中沒有采用ALTERA提供的IP核，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的FFT處理器，并通過對(duì)一組數(shù)據(jù)在MATLAB中運(yùn)算得到結(jié)果和FPGA輸出結(jié)果相對(duì)比，可以驗(yàn)證該FFT處理器的正確性。再次重點(diǎn)分析了GPS接收機(jī)并行捕獲部分的FPGA具體實(shí)現(xiàn)，通過捕獲的FPGA時(shí)序仿真波形，證明了該系統(tǒng)已經(jīng)能成功地捕獲到GPS信號(hào)。最后，對(duì)全文整個(gè)研究工作進(jìn)行總結(jié)，并指出以后繼續(xù)研究的方向。 本課題雖然是對(duì)于GPS接收機(jī)的研究，但其原理與GALILEO、北斗等導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)相近，因此該課題的研究對(duì)我國衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。
上傳時(shí)間： 2013-08-06
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正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，適合無線通信的高速化、寬帶化及移動(dòng)化的需求，將成為下一代無線通信系統(tǒng)(4G)的核心調(diào)制傳輸技術(shù)。 本文首先描述了OFDM技術(shù)的基本原理。對(duì)OFDM的調(diào)制解調(diào)以及其中涉及的特性和關(guān)鍵技術(shù)等做了理論上的分析，指出了OFDM區(qū)別于其他調(diào)制技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)；然后針對(duì)OFDM中的信道估計(jì)技術(shù)，深入分析了基于FFT級(jí)聯(lián)的信道估計(jì)理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計(jì)理論，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計(jì)算法，并利用Matlab做了相應(yīng)的仿真比較，驗(yàn)證了它們的有效性。 而后，在Matlab中應(yīng)用Simulink工具構(gòu)建OFDM系統(tǒng)仿真平臺(tái)。在此平臺(tái)上，對(duì)OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進(jìn)行了仿真，并給出了數(shù)據(jù)曲線，通過分析結(jié)果可正確評(píng)價(jià)OFDM系統(tǒng)在多個(gè)方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構(gòu)和仿真分析之后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求，設(shè)定了合理的參數(shù)；然后從調(diào)制器和解調(diào)器的具體組成模塊入手，對(duì)串/并轉(zhuǎn)換，QPSK映射，過采樣處理，插入導(dǎo)頻，添加循環(huán)前綴，IFFT/FFT，幀同步檢測(cè)等各個(gè)模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程，并給出了相應(yīng)的仿真波形和參數(shù)說明。其中，針對(duì)定點(diǎn)運(yùn)算的局限性，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)并自定義了24位的浮點(diǎn)運(yùn)算格式，參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運(yùn)算，在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內(nèi)，充分利用了有限資源，提高了系統(tǒng)運(yùn)算精度；然后重點(diǎn)描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進(jìn)、優(yōu)化和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)原始快速傅立葉變換FPGA實(shí)現(xiàn)算法運(yùn)算空閑時(shí)間過多，資源占用較大的問題，提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方案，使之運(yùn)用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當(dāng)中并加以實(shí)現(xiàn)，結(jié)果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù)，對(duì)整個(gè)OFDM的基帶處理系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析，證明了設(shè)計(jì)的可行性。 綜上所述，本文完成了一個(gè)基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)為OFDM通信系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA OFDM 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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數(shù)控沖床送料系統(tǒng)主要用于與沖床實(shí)現(xiàn)配套，在沖孔過程中按照程序設(shè)定控制板料移動(dòng)和沖床沖孔，實(shí)現(xiàn)沖孔的高度自動(dòng)化。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)作為沖壓加工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的最基本的要求，它的自動(dòng)化程度高低，直接影響著沖壓生產(chǎn)效率以及沖壓生產(chǎn)整體自動(dòng)化水平，只有其自動(dòng)化程度與沖壓設(shè)備相匹配甚至高于沖壓設(shè)備，才能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓生產(chǎn)的完全自動(dòng)化。 嵌入式系統(tǒng)是繼IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個(gè)新的發(fā)展方向，由于嵌入式系統(tǒng)自身的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用到軍事國防、消費(fèi)電子、工業(yè)控制等各個(gè)領(lǐng)域。隨著電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制以及精密機(jī)械與測(cè)試技術(shù)的不斷提高和發(fā)展，自動(dòng)送料裝置也在隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展而在迅速發(fā)展和演變。而隨著嵌入式微處理器的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)也開始運(yùn)用到數(shù)控沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)中來。 本文采用目前廣泛使用的32位ARM微處理器，Samsung公司基于ARM920T的S3C2440A作為系統(tǒng)的主控制器，該處理器主要面向嵌入式設(shè)備，具有性價(jià)比高、功耗低的特點(diǎn)，并且在嵌入式Linux操作系統(tǒng)下可移植性好，具有較強(qiáng)的控制能力和豐富的片內(nèi)資源。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)數(shù)控沖床的自動(dòng)送料，軟硬件結(jié)構(gòu)簡單，定位精度高，操作簡單方便，具有良好的人機(jī)界面。論文首先根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，確定了送料系統(tǒng)的軟硬件總體設(shè)計(jì)方案。硬件方面，在S3C2440A的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了NANDFlash、NORFlash、SDRAM、LCD觸摸屏模塊，并設(shè)計(jì)了X、Y軸電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。軟件方面，選用Linux操作系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了Bootloader、Linux內(nèi)核、YAFFS根文件系統(tǒng)的移植，選用Qt/Embeded設(shè)計(jì)系統(tǒng)的操作界面，給出了系統(tǒng)各個(gè)模塊的程序設(shè)計(jì)，包括人機(jī)界面、速度預(yù)處理、插補(bǔ)模塊和電機(jī)控制部分，文章對(duì)系統(tǒng)的軟硬件的抗干擾技術(shù)也專門做了介紹。隨后，文章還介紹了積分分離的PID控制算法，并通過使用matlab對(duì)電機(jī)控制進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了該算法的可行性。 文章在最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)和展望，指出了系統(tǒng)存在的問題和一些可以改進(jìn)的地方。
標(biāo)簽： ARM 數(shù)控 自動(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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