為設(shè)計(jì)高性能、低損耗的電機(jī)，需要準(zhǔn)確地分析電機(jī)鐵耗。本文從鐵磁材料的磁化特點(diǎn)出發(fā)，以分離鐵耗模型為基礎(chǔ)，對(duì)交變磁化以及旋轉(zhuǎn)磁化條件下鐵磁材料和電機(jī)的鐵耗進(jìn)行分析和計(jì)算，分別從理論和實(shí)踐角度著重就電機(jī)鐵耗計(jì)算和測(cè)量中的一些相關(guān)問題作了深入研究。 按照分離鐵耗模型，鐵心損耗可以分成磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗。本文首先從交流磁滯回線的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，在Preisach靜態(tài)磁滯模型的基礎(chǔ)上，利用極限磁滯回線的對(duì)稱性，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立了Preisach人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯仿真模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵磁材料交流磁滯回線的理論計(jì)算，為磁滯損耗的理論分析和計(jì)算奠定了基礎(chǔ)；為對(duì)交流磁滯回線進(jìn)行實(shí)測(cè)，本文給出了一種采用愛潑斯坦方圈測(cè)量鐵磁材料交流磁滯回線與磁滯損耗的新方法，該方法克服了環(huán)形樣片測(cè)量法的不足，操作簡單，且測(cè)量精度高，具有較好的實(shí)用價(jià)值。利用該方法得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好地驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果。 對(duì)渦流損耗以及異常損耗的計(jì)算模型，本文系統(tǒng)地給出了其推導(dǎo)過程，對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)一步加以明確，并對(duì)模型的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。鐵磁材料異常損耗計(jì)算模型是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理推導(dǎo)而來的，模型中參數(shù)的確定涉及到鐵磁材料的微觀特性，本文給出了通過實(shí)驗(yàn)確定其參數(shù)的具體方法；考慮到工程中異常損耗計(jì)算模型是其理論模型的簡化形式，文中對(duì)兩者的差別進(jìn)行了分析。 在分析電機(jī)鐵耗時(shí)，既要考慮鐵心材料本身的損耗特性，也要考慮電機(jī)供電方式以及鐵心中磁場(chǎng)變化等因素對(duì)鐵耗的影響。在對(duì)鐵磁材料損耗特性分析的基礎(chǔ)上，本文考慮到局部磁滯回環(huán)對(duì)電機(jī)鐵耗的影響，推導(dǎo)了計(jì)及局部磁滯作用的電機(jī)鐵耗模型，并從理論上對(duì)C.P.Steinmetz的磁滯損耗經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了驗(yàn)證，從而明確了公式中經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的物理意義；同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)研究，分析了磁化頻率對(duì)磁滯損耗系數(shù)的影響，提出了在磁化頻率較高時(shí)分段確定磁滯損耗系數(shù)的方法；考慮到現(xiàn)代電機(jī)控制策略以及供電方式的多樣性，本文對(duì)正弦波、方波以及三角波電壓供電時(shí)鐵心材料的交變鐵耗模型分別進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了其解析表達(dá)式，并通過實(shí)測(cè)證明了模型的有效性；對(duì)SPWM這類應(yīng)用較為廣泛的非正弦供電方式，推導(dǎo)了電機(jī)交變損耗的一般計(jì)算模型，分析了SPWM變頻器供電時(shí)電機(jī)鐵耗與變頻器參數(shù)的關(guān)系，給出了其關(guān)系的數(shù)量表達(dá)式; 同時(shí)采用改進(jìn)的愛潑斯坦方圈試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)非正弦供電條件下的鐵磁材料損耗和電機(jī)鐵耗進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 考慮到電機(jī)鐵心制造過程中沖壓對(duì)鐵心材料特性的影響，本文提出了一套簡便的對(duì)鐵磁材料進(jìn)行沖壓影響研究的實(shí)驗(yàn)方法，利用該方法，有效地對(duì)材料的沖壓影響特性進(jìn)行了分析。在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文推導(dǎo)了考慮沖壓影響時(shí)的鐵磁材料損耗的修正系數(shù)，從而在傳統(tǒng)交變鐵耗分離模型的基礎(chǔ)上，建立了計(jì)及沖壓影響的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型。對(duì)模型中引入的沖壓影響修正系數(shù)，給出了詳細(xì)的推導(dǎo)過程和明確的計(jì)算方法，從而使傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)修正方法得到改善。 在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，除交變磁化外，同時(shí)還存在大量的旋轉(zhuǎn)磁化。本文對(duì)旋轉(zhuǎn)磁化的物理機(jī)理進(jìn)行了初步探討，分析了旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗特點(diǎn)，系統(tǒng)介紹了當(dāng)前鐵磁材料旋轉(zhuǎn)磁化性能以及旋轉(zhuǎn)磁化損耗實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論計(jì)算的方法和手段。 在以上鐵耗理論的基礎(chǔ)上，充分考慮鐵心的非線性及磁滯特性，本文建立了一般條件下的鐵心動(dòng)態(tài)電路模型，并將該模型應(yīng)用于異步電動(dòng)機(jī)鐵心等效電路中，推導(dǎo)了異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)鐵耗的分離等效電阻。以一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)為樣機(jī)，采用以上鐵耗的動(dòng)態(tài)分離等效電阻，有效地對(duì)電機(jī)鐵耗進(jìn)行了分離，從而為深入研究電機(jī)的動(dòng)態(tài)鐵耗特性提供了便利。 論文最后以一臺(tái)永磁無刷直流電機(jī)為例，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行特性以及鐵心損耗進(jìn)行了分析計(jì)算。分析中應(yīng)用場(chǎng)路結(jié)合法，建立了永磁無刷電機(jī)換流等效電路模型，采用鏡像法建立了深槽無刷電機(jī)電樞反應(yīng)分析模型；在電機(jī)鐵耗分析中，推導(dǎo)了考慮旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗工程計(jì)算模型，對(duì)樣機(jī)鐵耗進(jìn)行了理論計(jì)算，并通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁化條件下的樣機(jī)空載鐵耗進(jìn)行了測(cè)量，最終理論值與實(shí)測(cè)值吻合良好，證明了上述方法的有效性。
標(biāo)簽： 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 損耗 分
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機(jī)應(yīng)用前景越來越廣闊，有較大的研究價(jià)值，對(duì)其電磁性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計(jì)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機(jī)，尤其是高速永磁電機(jī)的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)和樣機(jī)制造和實(shí)驗(yàn)等做了大量的工作： 對(duì)電機(jī)的磁路進(jìn)行分析設(shè)計(jì)：從磁路結(jié)構(gòu)入手，分析了定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的各種結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場(chǎng)路結(jié)合的分析計(jì)算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉(zhuǎn)子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對(duì)永磁無刷直流電機(jī)的電路進(jìn)行分析：從電機(jī)磁場(chǎng)分析入手，根據(jù)齒磁通分析計(jì)算了電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；根據(jù)此電動(dòng)勢(shì)的波形，推導(dǎo)了三相六狀態(tài)控制時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的電路計(jì)算模型，重點(diǎn)推導(dǎo)了電動(dòng)勢(shì)平頂寬度小于120度電角度時(shí)的電路模型，指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因，該模型考慮了電感對(duì)高速電機(jī)性能的影響；給出了基于能量攝動(dòng)法計(jì)算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來計(jì)算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準(zhǔn)確計(jì)算高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的鐵耗是困擾電機(jī)工作者的一個(gè)難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計(jì)算模型，進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮電機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對(duì)鐵耗的影響的鐵耗計(jì)算模型，其各項(xiàng)損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過回歸計(jì)算得到。通過實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，表明此計(jì)算模型有較高的準(zhǔn)確度。隨著電機(jī)內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個(gè)重要問題，為了了解電機(jī)內(nèi)的溫度分部，防止局部過熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡(luò)法永磁無刷直流電機(jī)的溫升計(jì)算模型，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行了溫升計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和實(shí)際測(cè)量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機(jī)的電磁計(jì)算方法，建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)的效率進(jìn)行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機(jī)，通過對(duì)優(yōu)化前后的方案做出樣機(jī)并進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化后測(cè)量損耗有了較大的減小。 對(duì)永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究：位置檢測(cè)技術(shù)、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問題，它們都對(duì)電機(jī)的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機(jī)中的安裝應(yīng)用；功率管壓降對(duì)起動(dòng)電流、功率的影響問題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對(duì)電機(jī)電流，輸出性能的影響，提出適當(dāng)提前換相有利于電機(jī)出力。 做出永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，主要包括高速永磁無刷直流電機(jī)、內(nèi)置式永磁無刷直流電機(jī)、高壓永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)、性能分析、樣機(jī)制作、實(shí)驗(yàn)分析等。建構(gòu)了對(duì)樣機(jī)進(jìn)行發(fā)電機(jī)測(cè)試、電動(dòng)機(jī)測(cè)試、損耗測(cè)量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過在測(cè)試時(shí)使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機(jī)鐵耗和機(jī)械損耗，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果基本一致。 總之，通過對(duì)永磁無刷直流電機(jī)的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)理論和分析方法，并通過樣機(jī)的制造和實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步的驗(yàn)證了這些理論和方法的準(zhǔn)確性，這對(duì)永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有很好的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 性能分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對(duì)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求的日益提 高，近年來數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了長足的發(fā)展，主要表現(xiàn)為精度越來越高， 傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇臁５歉鞣N基于ISA、PCI 等總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存 在著安裝麻煩、受計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制、可擴(kuò)展性 差等缺陷，嚴(yán)重的制約了它們的應(yīng)用范圍。USB 總線的出現(xiàn)很好的解決了 上述問題，它是1995 年INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM 等公司為解決傳 統(tǒng)總線的不足而推出的一種新型串行通信標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)高速傳輸?shù)男?要，2004 年4月，這些公司在原來1.1 協(xié)議的基礎(chǔ)上制定了USB2.0 傳輸 協(xié)議，使傳輸速度達(dá)到了480Mb/s。該總線具有安裝方便、高帶寬、易擴(kuò) 展等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)。 以高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSPs）為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)近 年來發(fā)展迅速，并獲得了廣泛的應(yīng)用。TMS320C6713 是德州儀器公司 （ Texas Instrument ） 推出的浮點(diǎn)DSPs ， 其峰值處理能力達(dá)到了 1350MFLOPS，是目前國際上性能最高的DSPs 之一。同時(shí)該DSPs 接口豐 富，擴(kuò)展能力強(qiáng)，非常適合于做主控芯片。 基于TMS320C6713 和USB2.0，本文設(shè)計(jì)了一套多路實(shí)時(shí)信號(hào)采集系 統(tǒng)。該設(shè)計(jì)充分利用了高速數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6713 和USB 芯片 CY7C68001 的各種優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了傳輸速度快，采樣精度高，易于擴(kuò)展，接口簡單的特點(diǎn)。在本文中詳細(xì)討論了各種協(xié)議和功能模塊的設(shè)計(jì)。本文 的設(shè)計(jì)主要分為硬件部分和軟件部分，其中硬件部分包括模擬信號(hào)輸入 模塊，AD 數(shù)據(jù)采集模塊，USB 模塊，所有的硬件模塊都在TMS320C6713 的協(xié)調(diào)控制下工作，軟件部分包括DSP 程序和PC 端程序設(shè)計(jì)。總的設(shè)計(jì) 思想是以TMS320C6713為核心，通過AD 轉(zhuǎn)換，將采集的數(shù)據(jù)傳送給 TMS320C6713 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過USB 接口傳送到上位 機(jī)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無刷直流電機(jī)是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來的一種新型機(jī)電一體化電機(jī).隨著無刷直流電機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其常用的帶位置傳感器控制方法顯露出了越來越多的局限性,而無位置傳感器控制方法,特別是"反電勢(shì)法"無位置傳感器控制方法則漸漸受到了人們的青睞.論文在詳細(xì)介紹了"反電勢(shì)法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,對(duì)"反電勢(shì)法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的核心部分——反電勢(shì)過零檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究,給出了設(shè)計(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵之所在.另外,論文以變頻空調(diào)壓縮機(jī)用無刷直流電機(jī)為樣機(jī),設(shè)計(jì)了一套基于"反電勢(shì)法"的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908MR32單片機(jī)為核心.文中介紹了系統(tǒng)的各個(gè)組成部分,給出了相應(yīng)的抗干擾措施."三段式"起動(dòng)技術(shù)是"反電勢(shì)法"控制中常用的起動(dòng)方法,也是"反電勢(shì)法"控制中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié).文中對(duì)"三段式"起動(dòng)技術(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,指出了各部分的難點(diǎn),給出了相應(yīng)的解決方法."反電勢(shì)法"控制中不可避免的會(huì)存在轉(zhuǎn)子位置誤差,論文對(duì)這種誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,提出了減少轉(zhuǎn)子位置誤差的方法.論文還介紹了"反電勢(shì)法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制中幾種常用的數(shù)字濾波算法,給出了該控制系統(tǒng)中采用這些算法的程序源代碼.在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,論文介紹了"反電勢(shì)法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行過程,討論了調(diào)試中出現(xiàn)的問題并提出了解決方法.最后,文中給出了系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓、反電勢(shì)過零點(diǎn)等信號(hào)的實(shí)測(cè)波形.調(diào)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,具有良好的調(diào)速性能,達(dá)到了預(yù)期的效果.
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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無刷直流電機(jī)是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和高性能永磁材料的出現(xiàn)而迅速發(fā)展起來的一種新型機(jī)電一體化電機(jī)。隨著無刷直流電機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，無位置傳感器控制方法的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，特別是“反電勢(shì)法”無刷直流電機(jī)控制方法已經(jīng)發(fā)展成為最實(shí)用的無位置傳感器控制方法。 論文在介紹常用的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制方法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了“反電勢(shì)法”無刷直流電機(jī)控制原理。深入研究了兩種反電勢(shì)過零檢測(cè)方法，采用“直接反電勢(shì)法”設(shè)計(jì)了反電勢(shì)過零檢測(cè)電路。該方法不需要引出電機(jī)中性點(diǎn)，通過選擇PWM和導(dǎo)通控制策略，就能直接從電機(jī)端電壓獲得反電勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)。它避免了開關(guān)高頻調(diào)制產(chǎn)生的干擾，不需要對(duì)端電壓進(jìn)行濾波。建立了基于PSPICE軟件的仿真模型并對(duì)其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。以按摩椅用無刷直流電機(jī)為樣機(jī)，設(shè)計(jì)了“直接反電勢(shì)法”無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細(xì)介紹了電路各個(gè)組成部分，同時(shí)給出了控制系統(tǒng)中所采用的軟硬件抗干擾措施。 論文介紹了“直接反電勢(shì)法”無刷直流電機(jī)控制常用的起動(dòng)方法，深入討論了“三段式”起動(dòng)技術(shù)，對(duì)“三段式”起動(dòng)技術(shù)中轉(zhuǎn)子預(yù)定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并圍繞“三段式”起動(dòng)技術(shù)詳細(xì)介紹了“直接反電勢(shì)法”控制軟件設(shè)計(jì)流程。 最后，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種方法的可行性和正確性。
標(biāo)簽： 電勢(shì) 無刷直流電機(jī) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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燃料電池電動(dòng)汽車DC/DC變換器的諸如工作電壓、電流、效率、體積、重量、溫度這些參數(shù)指標(biāo)中溫度參數(shù)是一個(gè)尤為重要的參數(shù)。如何對(duì)DC/DC變換器內(nèi)部多點(diǎn)溫度參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)從而為DC/DC變換器提供可靠的溫度參數(shù)就成為本課題的直接來源和選題依據(jù)。 USB總線具有即插即用、使用方便、易于擴(kuò)展以及抗干擾能力強(qiáng)等其它總線無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。如今USB已經(jīng)成為PC上的標(biāo)準(zhǔn)接口，并迅速占領(lǐng)了計(jì)算機(jī)中、低速外設(shè)的市場(chǎng)。而且隨著計(jì)算機(jī)功能的不斷強(qiáng)大，虛擬儀器技術(shù)也在不斷發(fā)展。它代表了測(cè)量與控制技術(shù)的未來發(fā)展方向。本課題的研究目的就是希望將USB總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到測(cè)量系統(tǒng)中，充分利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的資源，設(shè)計(jì)一個(gè)基于USB總線和LabVIEW的多路溫度測(cè)試儀。 在了解DC/DC變換器內(nèi)部主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，考慮測(cè)試系統(tǒng)抗干擾技術(shù)，選用擴(kuò)展了USB功能的微控制器芯片STM32F103和高精度溫度傳感器PT1000完成了基于恒流源的多通道溫度檢測(cè)電路原理圖與印刷電路板設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)USB協(xié)議和電子芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)的基礎(chǔ)上編寫了測(cè)試儀的下位機(jī)固件程序。通過LabVIEW中的NI—VISA開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)與USB設(shè)備的通信功能。在LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)中編寫用戶界面并建立合理的報(bào)表生成系統(tǒng)，有效存儲(chǔ)數(shù)據(jù)提供用戶查詢。 直接在LabVIEW環(huán)境下通過NI—VISA開發(fā)能驅(qū)動(dòng)用戶USB系統(tǒng)應(yīng)用程序，完全避開了以前開發(fā)USB驅(qū)動(dòng)程序的復(fù)雜性，大大縮短了開發(fā)周期，節(jié)省了開發(fā)成本。設(shè)計(jì)完畢后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件聯(lián)調(diào)，通道標(biāo)定和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并進(jìn)行了精度分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明課題在這一研究過程中取得了預(yù)期的良好結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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電源是電子設(shè)備的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響著電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的種類越來越多，其對(duì)電源的要求也更加靈活多樣，因此如何很好的解決系統(tǒng)的電源問題已經(jīng)成為了系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素。 本論文研究選取了BICMOS工藝，具有功耗低、集成度高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)電流模式的PWM控制原理，研究設(shè)計(jì)了一款基于BICMOS工藝的雙相DC-DC電源管理芯片。本電源管理芯片自動(dòng)控制兩路單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器工作，兩相結(jié)構(gòu)能提供大的輸出電流，但是在開關(guān)上的功耗卻很低。芯片能夠精確的調(diào)整CPU核心電壓，對(duì)稱不同通道之間的電流。本電源管理芯片單獨(dú)檢測(cè)每一通道上的電流，以精確的獲得每個(gè)通道上的電流信息，從而更好的進(jìn)行電流對(duì)稱以及電路的保護(hù)。 文中對(duì)該DC-DC電源管理芯片的主要功能模塊，如振蕩器電路、鋸齒波發(fā)生電路、比較器電路、平均電流電路、電流檢測(cè)電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì)并給出了仿真驗(yàn)證結(jié)果。該芯片只需外接少數(shù)元件就可構(gòu)成一個(gè)高性能的雙相DC-DC開關(guān)電源，可廣泛應(yīng)用于CPU供電系統(tǒng)等。 通過應(yīng)用Hspice軟件對(duì)該變換器芯片的主要模塊電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案和理論分析的可行性和正確性，同時(shí)在芯片模塊電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用0.8μmBICMOS工藝設(shè)計(jì)規(guī)則完成了芯片主要模塊的版圖繪制，編寫了DRC、LVS文件并驗(yàn)證了版圖的正確性。所設(shè)計(jì)的基于BICMOS工藝的DC-DC電源管理芯片的均流控制電路達(dá)到了預(yù)期的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各類電力電子裝置應(yīng)運(yùn)而生，這些產(chǎn)品在出廠前需要根據(jù)不同的需要進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試和校驗(yàn)。傳統(tǒng)的負(fù)載測(cè)試存在著能耗大、靈活性差等諸多缺點(diǎn)，已經(jīng)越來越不能滿足各種測(cè)試場(chǎng)合的要求，特別是一些要求用動(dòng)態(tài)變化的負(fù)載、非線性負(fù)載、具有負(fù)阻特性的負(fù)載以及有源負(fù)載等測(cè)試場(chǎng)合。因此針對(duì)這一問題，本文利用電力電子技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等設(shè)計(jì)了一種通用的交流電子負(fù)載模擬裝置，以滿足各種測(cè)試場(chǎng)合的要求。 @@ 交流電子負(fù)載是一種可以模擬真實(shí)負(fù)載的電力電子裝置，它不但可以模擬傳統(tǒng)的線性負(fù)載，也可以模擬各種非線性負(fù)載、有源負(fù)載等其他形式的負(fù)載。目前國內(nèi)外對(duì)電子負(fù)載的研究還不成熟，有些是使交流電源按照一定的功率放電，但是輸出電流卻與真實(shí)負(fù)載測(cè)試下的電流有較大的差別；而有些雖然能夠準(zhǔn)確控制電源的放電電流取得和真實(shí)負(fù)載一樣的效果，但試驗(yàn)電能完全被消耗掉，造成很大的浪費(fèi)。本文研究的新型交流電子負(fù)載克服了以上電子負(fù)載方案的缺點(diǎn)，可以滿足各種試驗(yàn)場(chǎng)合的測(cè)試需求，能夠在很大程度上減少能量浪費(fèi)，豐富試驗(yàn)樣式且節(jié)約試驗(yàn)成本。 @@ 本文分析了能饋式交流電子負(fù)載的模擬原理，確定了采用中間直流環(huán)節(jié)的交-直-交主電路結(jié)構(gòu)，其一端接待測(cè)交流電源，另一端接低壓交流電網(wǎng)。前級(jí)負(fù)載模擬環(huán)節(jié)和后級(jí)能量回饋環(huán)節(jié)均采用可四象限運(yùn)行的電壓型PWM（Pulse Width Modulation）變換器。負(fù)載模擬環(huán)節(jié)直接與待測(cè)電源連接，采用電流滯環(huán)瞬時(shí)值比較方式，使電源輸出的實(shí)際電流信號(hào)準(zhǔn)確、快速的跟蹤其指令電流信號(hào)值，使得電子負(fù)載對(duì)待測(cè)電源呈現(xiàn)設(shè)定的負(fù)載形式，完成電子負(fù)載的模擬功能；能量回饋環(huán)節(jié)與電網(wǎng)連接，通過控制輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相位，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)電能的單位功率因數(shù)回饋電網(wǎng)的目的，變換器的控制采用常規(guī)的雙閉環(huán)控制方式，電流內(nèi)環(huán)控制實(shí)際電流跟蹤指令值的變化，電壓外環(huán)通過控制輸出電流的大小使直流側(cè)母線電壓穩(wěn)定為設(shè)定指令值。 @@ 電子負(fù)載系統(tǒng)在負(fù)載模擬部分通過人機(jī)接口設(shè)定具體負(fù)載形式和負(fù)載屬性，為了更加準(zhǔn)確快速的得到電流指令信號(hào)值，文中采用更加直接的數(shù)值計(jì)算方 法，由數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)時(shí)計(jì)算出該給定負(fù)載模式下的指令電流值。使用交流小信號(hào)分析法得到了系統(tǒng)的頻域方塊圖，并對(duì)主電路元件參數(shù)以及調(diào)節(jié)器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)大功率開關(guān)管開關(guān)頻率存在的限制，本文提出了幾種提高電流跟蹤精度的改進(jìn)方法，取得了良好的效果。整個(gè)系統(tǒng)在PSIM平臺(tái)上進(jìn)行了不同工作模式下的仿真，仿真結(jié)果表明方案切實(shí)可行。最后依據(jù)仿真方案設(shè)計(jì)基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)和功率電路，使用PROTEL軟件進(jìn)行了原理圖的繪制。@@關(guān)鍵詞：電子負(fù)載；能量回饋；電壓型變換器；滯環(huán)PWM電流控制；雙閉環(huán)；PWM整流器
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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光伏陣列是光伏系統(tǒng)的重要組成部分，它決定了光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，同時(shí)也是光伏系統(tǒng)成本的主要部分。因此合理配置光伏陣列，提高光伏陣列的利用效率一直是光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)，也是降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本的重要措施。本文采用了可變電子負(fù)載現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，設(shè)計(jì)并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏陣列測(cè)試儀樣機(jī)。本文主要工作及創(chuàng)新在于： 1.在基于LPC2214測(cè)試控制部分的硬件電路設(shè)計(jì)中，為電壓和電流的采樣各設(shè)置了四路不同量程的采樣通道。采樣時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)選擇最合適的量程，提高電壓和電流大范圍測(cè)量時(shí)的精度； 2.通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次預(yù)采樣來確定光伏陣列的開路電壓和短路電流。預(yù)采樣的方法只需要使可變電子負(fù)載完成一次由阻值為零到阻值為無窮大的操作； 3.對(duì)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)首先將電壓值進(jìn)行從小到大的升序重組，其對(duì)應(yīng)的電流值采用lagrange中值法對(duì)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，從而消除由于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾所引起的采樣值偏差； 4.對(duì)輔助電源、測(cè)試控制電路和液晶顯示進(jìn)行了一體化的設(shè)計(jì)，使光伏陣列特性的測(cè)量和顯示可以在本測(cè)試儀上一次完成； 5.本測(cè)試儀樣機(jī)可以利用光伏陣列的數(shù)學(xué)模型以及測(cè)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)光伏陣列的特性曲線進(jìn)行預(yù)估和分析。 通過對(duì)光伏陣列進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該樣機(jī)測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、攜帶方便、測(cè)量精度較高、一次完整的測(cè)試只需14ms左右，測(cè)試速度快，并且測(cè)量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲線的形式顯示，使測(cè)得的陣列特性更為直觀，能滿足工程應(yīng)用的需要。
標(biāo)簽： 光伏陣列 特性曲線 測(cè)試設(shè)備
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)(PMSM)因其無需勵(lì)磁電流、運(yùn)行效率和功率密度高,在交流調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛的應(yīng)用,但PMSM高性能的矢量控制需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號(hào)來實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機(jī)械式傳感器來檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速,但是機(jī)械式傳感器存在諸如成本高、可靠性低、不易維護(hù)等問題,使得無速度/位置傳感器控制技術(shù)成為永磁同步電機(jī)控制中的熱點(diǎn)問題。雖然目前已有較多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于電機(jī)基波方程的分析,一般不適用于低速甚至零速,并且對(duì)電機(jī)參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個(gè)問題,而采用高頻信號(hào)注入法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置估算,這種方法適合于低速甚至零速,對(duì)電機(jī)參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強(qiáng)。主要做了如下的工作： 首先詳細(xì)介紹了永磁同步電機(jī)三種基本結(jié)構(gòu),在建立了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上敘述了其矢量控制原理,分析了各種現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)無速度/位置傳感器控制策略；其次在永磁同步電機(jī)矢量控制的基礎(chǔ)上詳細(xì)討論了旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法與脈振高頻電壓信號(hào)注入法提取轉(zhuǎn)子位置的基本原理,并在此基礎(chǔ)上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整個(gè)永磁同步電機(jī)無速度/位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的模型,進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制算法的正確性。最后利用TI公司推出的數(shù)字信號(hào)處理器DSP芯片TMS320F2812,實(shí)現(xiàn)了基于脈振高頻信號(hào)注入法的永磁同步電機(jī)無速度/位置傳感器的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這種方法適合于低速運(yùn)行,對(duì)電機(jī)參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強(qiáng)。
標(biāo)簽： 高頻信號(hào) 永磁同步電機(jī) 無傳感器
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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