無刷直流電機(jī)以體積小、重量輕、效率高、調(diào)速性能好、無換向火花及無勵(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)展對無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高。可以預(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，無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)理論的研究不斷深入，無刷直流電機(jī)的應(yīng)用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻(xiàn)資料，介紹了無刷直流電機(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語言和匯編語言進(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。 通過對整個(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)果表明了無刷直流電機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。最后對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，對后續(xù)的工作給出了自己的見解。
標(biāo)簽： DSPF 2812 無刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文簡要介紹了無刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程和未來的發(fā)展趨勢。通過分析無刷直流電動(dòng)機(jī)工作的基本原理和無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，建立了基于Simulink的動(dòng)態(tài)仿真模型。通過對無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測算法的分析和磁鏈與轉(zhuǎn)子位置的相應(yīng)關(guān)系的分析，本文使用磁鏈關(guān)系函數(shù)判斷轉(zhuǎn)子位置的算法，并基于Simulink建立了算法模型進(jìn)行仿真分析驗(yàn)證，從仿真得到的結(jié)果可知，此位置檢測算法是可行的。 @@ 在文中進(jìn)行了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)原因分析，并對換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。在低速時(shí)采用電流滯環(huán)進(jìn)行補(bǔ)償，高速時(shí)采用單斬波調(diào)制方式進(jìn)行補(bǔ)償。通過對三段式啟動(dòng)方法的分析和結(jié)合本文所采用的轉(zhuǎn)子位置檢測算法，本文采用兩步啟動(dòng)方式，通過仿真分析證明是可行的。分析了經(jīng)典PID調(diào)節(jié)算法和專家PID調(diào)節(jié)算法。對傳統(tǒng)PID控制中出現(xiàn)的問題，本文把變參數(shù)PID調(diào)節(jié)算法應(yīng)用到無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制上。并建立了仿真模型，進(jìn)行仿真分析。從仿真分析的結(jié)果可知其控制性能優(yōu)于傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)算法。 @@ 文中介紹了TMS320LF2407A芯片和IR2130功率集成驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中以TMS320LF2407A芯片為核心，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電流電壓檢測電路、功率管過電壓保護(hù)電路、啟動(dòng)限流電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路。 @@ 在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，主要實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的起停、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算、轉(zhuǎn)速計(jì)算和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的功能。用DSP實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制輸出和信號(hào)采樣。 @@關(guān)鍵詞：無位置傳感器；無刷直流電動(dòng)機(jī)；間接位置檢測；磁鏈關(guān)系函數(shù)
標(biāo)簽： DSP 無位置傳感器 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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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)頻率不恒定的問題。本文在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對其存在的缺點(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，解決其轉(zhuǎn)矩、電流、磁鏈脈動(dòng)大，開關(guān)頻率不恒定的問題。在論文撰寫的過程中做了如下工作： 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，然后通過坐標(biāo)變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓，對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
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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)簡單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無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，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機(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)無速度傳感器狀態(tài)觀測中。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﹄姍C(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。 針對擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無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，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(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，通過檢測電機(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，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無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)
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異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型、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，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)較大的問題。基于占空比控制和離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
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集散控制系統(tǒng)(Distributing Control System，縮寫DCS)是以多個(gè)微處理機(jī)為基礎(chǔ)利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、圖形顯示技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對分散控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、監(jiān)視的控制技術(shù)。DCS具有功能分散，故障分散的優(yōu)點(diǎn)，適合于上位機(jī)對多個(gè)下位機(jī)的管理和監(jiān)控。本文將DCS技術(shù)應(yīng)用到中央空調(diào)上，設(shè)計(jì)了中央空調(diào)的溫度模糊集散控制系統(tǒng)。 本系統(tǒng)在整體結(jié)構(gòu)上采用集散控制的方案。一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)(上位機(jī))對各個(gè)空調(diào)房間的風(fēng)機(jī)和水泵進(jìn)行集中管理，若干臺(tái)下位機(jī)下放分散到現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)分布式控制，上位機(jī)和各個(gè)下位機(jī)之間用控制網(wǎng)絡(luò)互連以實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳遞。 在控制策略上，針對被控量溫度的大慣性、時(shí)變性的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了溫度的二維模糊控制策略，該策略是基于專家和有經(jīng)驗(yàn)的操作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)控的智能控制系統(tǒng)。模糊控制是以查詢模糊控制規(guī)則表的形式實(shí)現(xiàn)，模糊控制表可以隨著人們的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的增長日益完善。 根據(jù)總體方案，設(shè)計(jì)下位機(jī)即開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)控制節(jié)點(diǎn)和信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)的軟、硬件。主要工作包括SRM的就地和遠(yuǎn)程兩種控制方式的實(shí)現(xiàn)、模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的控制、模擬電壓的采集、溫度傳感器的選型、CAN網(wǎng)絡(luò)通信的硬、軟件，以及下位機(jī)的主程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試等。 完成上述工作后，采用溫度開環(huán)和閉環(huán)分別進(jìn)行了試驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)證明，所設(shè)計(jì)方案的可行性。最后對中央空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行性能進(jìn)行了總結(jié)，對下一步用于該系統(tǒng)的研究與開發(fā)具有一定的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 中央空調(diào) 溫度 模糊集
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在電力機(jī)車牽引、汽車工業(yè)以及家用電器等工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，直接轉(zhuǎn)矩控制作為一種新型的交流調(diào)速技術(shù)，其控制思想新穎、控制結(jié)構(gòu)簡單、控制手段直接、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，正在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用。雖然直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢是矢量控制所不能實(shí)現(xiàn)的，但是直接轉(zhuǎn)矩控制依然存在一系列不能忽視的問題。直接轉(zhuǎn)矩控制采用兩點(diǎn)式轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)控制器，使轉(zhuǎn)矩和磁鏈被控制在給定值的一定范圍以內(nèi)，這種控制方法不可避免地帶來電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過大和逆變器開關(guān)頻率不恒定等問題。直接轉(zhuǎn)矩控制采用定子磁鏈定向，只用便于測量的定子電阻來估計(jì)定子磁鏈，這樣在低速運(yùn)行時(shí)會(huì)帶來磁鏈估計(jì)的誤差。雖然在全速范圍內(nèi)估計(jì)定子磁鏈運(yùn)用低速時(shí)采用的電流-轉(zhuǎn)速模型和高速時(shí)采用的電壓-電流模型的合成模型，即電壓-轉(zhuǎn)速模型，然而兩種模型的平滑切換又是一個(gè)新的問題。直接轉(zhuǎn)矩控制在基頻以下調(diào)速的理論和應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，在基頻以上的弱磁調(diào)速范圍內(nèi)的理論和應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究。 為了解決這些問題，本文針對異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，詳細(xì)討論了定子磁鏈估計(jì)的三種基本模型，設(shè)計(jì)了定子磁鏈估計(jì)的加權(quán)模型，使電機(jī)在全速運(yùn)行的范圍內(nèi)都能夠得到準(zhǔn)確的定子磁鏈。針對轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過大和逆變器開關(guān)頻率不恒定的問題，本文設(shè)計(jì)了兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。在基于占空比控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，通過對一個(gè)采樣周期內(nèi)非零電壓矢量作用時(shí)間占采樣周期的占空比的優(yōu)化，解決了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過大的問題；在一個(gè)采樣周期內(nèi)，從非零電壓矢量到零電壓矢量的轉(zhuǎn)換只有一次，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)頻率的恒定。在基于滑模變結(jié)構(gòu)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，本文設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)矩和磁鏈滑模變結(jié)構(gòu)控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)控制器；運(yùn)用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)頻率的恒定。本文把傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)擴(kuò)展到基頻以上的弱磁范圍內(nèi)的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，對其進(jìn)行了相關(guān)研究。 為了驗(yàn)證上述各種控制系統(tǒng)的正確性和有效性，本文采用Matlab/Simulink仿真軟件對其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。針對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，對定子磁鏈估計(jì)的加權(quán)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的定子磁鏈的加權(quán)模型能夠在電機(jī)運(yùn)行的全速范圍內(nèi)準(zhǔn)確地估計(jì)定子磁鏈。針對基于占空比控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和基于滑模變結(jié)構(gòu)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，本文分別對負(fù)載轉(zhuǎn)矩有擾動(dòng)和無擾動(dòng)、給定轉(zhuǎn)速為恒定值和不為恒定值四種情況進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并分別和傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果進(jìn)行了對比。仿真結(jié)果表明，兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)均能有效的減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)誤差。針對電機(jī)運(yùn)行在基頻以上的弱磁調(diào)速情形，本文運(yùn)用三種不同的直接轉(zhuǎn)矩控制方法分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，兩種改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在弱磁調(diào)速范圍內(nèi)依然優(yōu)于傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，依然能夠減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)誤差。
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩 控制理論
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矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)是國內(nèi)當(dāng)前電氣傳動(dòng)和自動(dòng)化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和技術(shù)攻堅(jiān)的難點(diǎn)。矢量控制技術(shù)作為一種先進(jìn)的控制策略，是在電機(jī)統(tǒng)一理論、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)變換理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性的特點(diǎn)。其思想就是將異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型通過坐標(biāo)變換，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個(gè)直流分量并分別加以控制，從而實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以期達(dá)到獨(dú)立控制電機(jī)轉(zhuǎn)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(jìn)的電機(jī)控制專用DSP芯片TMS320F2812，開發(fā)出了一套基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和轉(zhuǎn)子速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)際運(yùn)行，初步達(dá)到了產(chǎn)品化的目標(biāo)。主要的工作如下： (1)從電機(jī)數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)系變換入手，采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)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(diào)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(shè)計(jì)了調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅(qū)動(dòng)電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調(diào)速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實(shí)現(xiàn)； (4)采用先進(jìn)的自適應(yīng)Fuzzy-PI調(diào)節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)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(gè)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了整機(jī)測試，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中，在北京天華博實(shí)電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，獲得用戶好評(píng)，不失為一套具有先進(jìn)性、新穎型、實(shí)用性的高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 異步電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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電動(dòng)自行車用經(jīng)濟(jì)型開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)( SRD)的特點(diǎn)決定了其非常適合于車輛負(fù)載。針對電動(dòng)自行車應(yīng)用的特點(diǎn),介紹了基于單片機(jī)ATmega8和GAL20V8器件的控制方案,由此
標(biāo)簽： 電動(dòng)自行車 開關(guān)磁阻 電動(dòng)機(jī) 經(jīng)濟(jì)
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永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機(jī)。永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是以永磁同步電機(jī)為控制對象，采用變壓變頻技術(shù)對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，轉(zhuǎn)子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術(shù)開環(huán)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機(jī)效率有所下降，轉(zhuǎn)子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機(jī)安全運(yùn)行，有時(shí)甚至還會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無法運(yùn)行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎(chǔ)之上的，因此如何獲取轉(zhuǎn)子位置和速度信號(hào)是整個(gè)系統(tǒng)中相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)前，在大多數(shù)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉(zhuǎn)子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。它通過測量電動(dòng)機(jī)的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉(zhuǎn)子位置，提取永磁轉(zhuǎn)子的位置和速度信息，完成閉環(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象，介紹了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)地闡述了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的理論基礎(chǔ)及其波形的產(chǎn)生機(jī)制，并對閉環(huán)控制策略進(jìn)行了研究。鑒于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設(shè)資源，使用該芯片設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對整個(gè)控制系統(tǒng)的試驗(yàn)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機(jī)的仿真數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的工作原理，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理，對永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角θe和轉(zhuǎn)速ωe進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場垂直并保持與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)調(diào)速運(yùn)行。理論分析和仿真結(jié)果表明，所提出的永磁同步電機(jī)無傳感器控制方法具有較強(qiáng)的魯棒性和令人滿意的性能。
標(biāo)簽： 滑模觀測器 永磁同步電機(jī) 無位置傳感器 控制
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