永磁同步發電機由于一系列高效節能的優點,在工農業生產、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應用,并且受到許多學者的關注,其研究領域主要涉及永磁同步發電機的設計、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學基金項目《無刷無勵磁機諧波勵磁的混合勵磁永磁電機的研究》的課題,主要研究永磁電機的電磁場空載和負載計算,求出永磁電機的電壓波形和電壓調整率,為分段式轉子的混合勵磁永磁電機的研究奠定基礎,主要做了以下工作: 首先介紹了永磁同步發電機的基本原理,包括永磁同步發電機的結構形式和永磁同步發電機的運行性能,采用傳統解析理論給出了電壓調整率的計算方法及外特性的計算模型;然后用有限元ANSYS對永磁同步發電機樣機進行實體建模,經過定義分配材料、劃分網格、加邊界條件和載荷、求解計算等,得到矢量磁位Az、磁場強度H、磁感應強度B等結果,直觀地看出電機內部的磁場分布情況。 其次根據電磁場計算結果,應用齒磁通法對其進行后處理。該方法求解轉子在一個齒距內不同位置處的磁場,以定子齒的磁通為計算單位,根據繞組與齒的匝鏈關系,計算出磁鏈隨時間的變化,進而得到永磁同步發電機空、負載時電壓大小及波形。通過計算結果寫實驗結果對比,驗證了齒磁通法的正確性,為計算永磁同步發電機各種性能特性提供有力工具。 最后,基于齒磁通法對永磁同步發電機的外特性進行了深入研究,定量分析了結構參數對外特性的影響規律,提出了有效降低電壓調整率的方法的是:增加氣隙長度g的同時,適當增加永磁體的磁化方向的長度hm;此外,要盡量的減少每相串聯匝數N和增大導線面積以減小阻抗參數。通過改變電機的結構參數,對其電磁場進行計算,找到永磁電機電壓調整率的變化規律,為加電勵磁的混合勵磁永磁電機做準備,達到穩定輸出電壓的目的。
上傳時間: 2013-04-24
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由于電動助力轉向(EPS)系統具有高性能、高效率、低成本、節能環保等優點,隨著汽車電子技術的發展,電動助力轉向技術逐漸取代傳統的液壓助力轉向(HPS),成為轉向助力技術的主流。 @@ 本文在詳細了解EPS系統性能要求和工作原理的基礎上,對各種已有的EPS助力電機進行了總結和比較。對比結果表明,無刷直流電機(BLDC)憑借其顯著的優點,成為EPS助力電機的較優選擇。 @@ 無刷直流電機作為一種由電動機本體和驅動器組成的機電一體化產品,與傳統的直流電機一樣,具有良好的起動和調速性能,并且由于用電子換向取代了機械換向,不存在傳統直流電機的換向火花和機械噪聲,在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應用。隨著電力電子技術、計算機技術的發展,其應用范圍還在進一步擴展。然而,BLDC電機作為EPS系統的助力電機也并非全無缺點。永磁電機中固有的齒槽轉矩的存在,以及由于采用120°換向工作模式造成的轉矩波動,都會嚴重影響EPS系統的操控性能。 @@ 本課題針對無刷直流電機在汽車電動助力轉向系統中的應用,根據EPS系統對助力電機的要求,設計了一臺轉向助力用永磁無刷直流電動機,并使用有限元方法對電機性能進行了分析。為了反映參數變化對電機性能的影響,從而為電機的設計提供指導,我們還用場路耦合的解析算法對電機性能進行了分析。在分析結果的基礎上,對永磁電機中的齒槽轉矩進行了研究,并針對樣機提出了齒槽轉矩的削弱方法,然后使用三維有限元的方式對所提出的方法進行了仿真驗證。 @@ 根據EPS系統的工作原理,探討了助力電機的控制策略,并設計了帶傳感器的無刷直流電機的控制系統。分別完成控制系統硬件和軟件的設計,并進行了相關實驗,結果表明基本達到了設計的目標。 @@關鍵詞:EPS、無刷直流電機、電機設計與優化、有限元、控制器設計
上傳時間: 2013-07-29
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選相控制開關又稱同步開關或相控開關,其實質就是控制開關在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘,以主動消除開關過程所產生的涌流和過電壓等電磁暫態效應,提高開關的開斷能力。本論文首先分析了提高斷路器可靠性的途徑,介紹了相控開關的研究意義及其優點;相控開關的基本原理和分合閘操作過程,為同步開關選相控制器的設計提供了理論依據。 永磁操動機構是近幾年正在發展的一種新型操動機構,它利用永久磁鐵產生的磁力將真空斷路器保持在分合閘位置,而無需任何傳統機械脫扣鎖扣裝置。它機構零部件少,結構簡單,使斷路器動作的可靠性大大提高。二次控制回路采用電子控制模塊,動作迅速并可以實現精確時間控制,采用開關電源輸入范圍寬,輸入輸出用光耦隔離,功耗低,極大地提高了可靠性,使永磁機構真空斷路器成為真正意義的免維護智能化斷路器。單線圈永磁機構結構簡單、體積小,在中壓領域得到越來越廣泛的應用。相控真空開關采用三相獨立操動的單線圈永磁機構,其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲能大容量電容器,通過多次的測試結果表明單線圈永磁機構能很好地滿足相控開關的要求,是相控開關的理想選擇。 本文詳細介紹了以Mega16為控制核心的單線圈永磁機構智能控制器,這種控制系統集保護、控制、開關量監測等功能于一體。可實現對電容電壓實時顯示,具有過電流速斷保護、過電壓和欠電壓保護、閉鎖以及報警等功能。 通過相關試驗測試,表明本系統已經初步達到了設計所要達到的預期效果,為以后的研究以及同步控制系統的完善和優化提供了有益的經驗和參考。
上傳時間: 2013-07-02
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目前離心機的變頻控制,采用的多是通用變頻器,沒有自主開發的離心機專用的交流調速控制器。同時,在控制方法上采用的主要還是V/F控制以及矢量控制,而效率更高,性能更好的直接轉矩控制方法則還沒有得到廣泛的應用。直接轉矩控制技術,用空間矢量的分析方法,直接在定子坐標系下計算與控制交流電動機的轉矩,采用定子磁場定向,借助于離散的兩點式調節(Bang-Bang控制)產生PWM信號,直接對逆變器的開關狀態進行最佳控制,獲得轉矩的高動態性能。直接轉矩控制,控制結構簡單、控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉矩響應迅速,限制在一拍內,是一種具有高動態響應的交流調速系統。本文通過對直接轉矩控制系統原理的分析、軟硬件的設計制作、系統的調試試驗,得到以下結論: ⑴直接轉矩控制系統,控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉矩動態響應迅速; ⑵直接轉矩控制系統中,低速階段轉矩脈動明顯,通過采用異步電動機適應全速的U-I模型,以及扇區細化等,可以有效減小轉矩脈動;由于轉矩和磁鏈采用離散的兩點式調節,即使在高速運行階段轉矩也有輕微的脈動,通過細分磁鏈扇區,采用空間矢量脈寬調制技術可以有效減小脈動,提高系統控制性能; ⑶直接轉矩控制系統中,檢測環節及其重要,特別是電壓、電流的檢測。無論采用哪種電機模型,電壓和電流都是最主要的參數,準確的電壓、電流檢測能夠增加電機模型的正確性,為控制提供基本的保障; ⑷直接轉矩控制系統中,對電機參數的要求簡單,只需要知道電動機定子電阻,因此直接轉矩控制系統的魯棒性強,易于移植。
上傳時間: 2013-04-24
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近幾十年來,移動通信進入了飛速發展時期,它與人們的日常生活息息相關,已經成為了人們生活中的必需品,目前移動通信正處在由第二代向第三代過渡的階段。調制技術是移動通信中的一項關鍵技術,根據不同的無線信道的特點選擇合適的、高效的調制方式對移動通信系統的性能非常重要。軟件無線電技術的出現對于移動通信的發展起到了很大的推動作用,構建一個通用的、標準的、模塊化的硬件平臺,把以前用硬件實現的無線電功能用軟件來實現,大大地提高了通信系統的靈活性。用軟件無線電技術實現的數字調制靈活性好,可以通過空中下載實現不同的調制方式,從而適應不同的通信體制。 在閱讀了大量數字調制和軟件無線電的國內外文獻的基礎上,本文深入研究了各種數字調制方式的原理以及優缺點,設計了一個軟件無線電平臺以實現相應的數字調制。該平臺以TI公司的DSP芯片TMS320VC5416為核心部分進行信號的處理用于實現數字調制算法,在外圍電路上擴展了ADC、DAC芯片分別構成前向數據采集模塊和后向調制信號處理模塊,同時用CPLD來構成邏輯控制模塊,主要實現地址分配、提供接口控制信號、輸入信息檢索功能、譯碼功能和分頻功能。在軟件設計方面,本設計分為整體邏輯控制和數字調制算法實現兩部分。在整體邏輯控制部分主要是針對CPID模塊進行整體邏輯控制的設計,在數字調制算法部分主要是在DSP模塊實現ASK、FSK、QPSK等數字調制算法的設計。 本軟件無線電平臺具有處理速度快、實時操作性強、存儲大量數據等優點。 關鍵字:軟件無線電;數字調制;DSP;CPLD
上傳時間: 2013-04-24
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隨著“節能環保”概念的提出,以解決電力緊張,環境污染等問題為目的的新能源利用方案得到迅速的推廣,使得分布式發電備受關注,即將成為世界各國重要的發電形式。帶有分布式電源的配電網及電力電子裝置的大量應用致使電能質量下降,如何將分布式發電系統的能量回饋至電網的同時有效改善電能質量是一個重要的問題,因此在分布式發電系統中起電能變換作用的逆變器成為研究的一個熱點。本篇主要以電壓型并網逆變器為研究對象,對并網逆變器的拓撲結構、控制策略、參數的選擇、并網實驗等方面作出了詳細的分析和研究。 首先根據帶有分布式發電的配電網的特點提出一種新的諧波治理思路,即將改善電能質量的有源濾波技術結合到分布式逆變電源中,設計一種新型的多功能并網逆變器。用開關函數法建立了并網逆變器小信號數學模型,確定了以PI閉環調節為核心的復合控制策略,同時為了使輸出電流控制達到更好的效果,采用電網電壓前饋補償方法抵消電網電壓擾動對并網電流的影響;基于瞬時無功功率的id-iq諧波電流檢測算法能精確檢測和分離所需要的有功和諧波分量;基于DSP的軟件鎖相控制算法能實現并網電流與電網電壓同頻同相。 其次對并網逆變器控制系統的軟硬件進行了分塊設計:對逆變系統的A/D轉換電路、逆變驅動電路、PWM信號發生電路等電路進行了詳細地分析和說明。利用DSP主控芯片TMS320LF2407A內部的SCI異步串行通信接口實現了逆變器的人機交互功能,利用其內嵌的CAN控制模塊實現了逆變器的并機通信功能;同時在TI DSP2000的運行環境下給出控制系統的主程序和周期中斷子程序流程。 最后開發了以功率器件IPM構成的三相PWM變流橋主電路的多功能逆變電源實驗平臺和相關配套輔助電路,完成了逆變電源的輸出有功功率及消除諧波的實驗并給出了裝置樣機的實物圖以及實驗波形圖。驗證了逆變器工作原理分析的正確性和系統設計思路的可行性。 本文所做工作拓寬了帶有分布式發電的配電網諧波治理的思路,對推動我國節能供電、新能源的利用以及改善電網電能質量等方面具有一定的理論意義和較強的實用價值。
上傳時間: 2013-06-06
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用一片CPLD實現數字鎖相環,用VHDL或V語言
上傳時間: 2013-05-27
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在實際工作現場,常常需要在一個非常惡劣的環境中進行通話,隨著CAN總線在工業生產的應用越來越廣泛,想到了把CAN總線應用于電話通信上來.CAN總線具有極高的總線利用率,這有可能使得我們只需要用兩根CAN總線,就可以把需要通話的節點電話連接起來,從而實現語音通信. 本文主要論述了基于CAN總線的多節點語音通信系統設計.該系統使用MC14LC5480作為語音采集編解碼器,AT90CAN128作為處理器,使用處理器自帶的CAN模塊實現多個CAN節點間的通信,最終達到實現多節點間語音通信的功能. 本文的前半部分介紹了CAN總線技術和語音信號的數字處理技術,評價了用CAN總線傳輸語音信號的優點.本文后半部分詳細介紹了該系統的硬件結構和軟件設計,通過分析系統所涉及的芯片對該系統的各個功能模塊做了詳細的說明,包括語音編解碼電路,語音數字信號處理電路,CAN總線傳輸電路等.通過該系統,能夠實現在實驗室條件下多個CAN節點間的語音通信.
上傳時間: 2013-04-24
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在能源枯竭及環境污染問題日益嚴重的今天,光伏發電是未來可再生能源應用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術為研究對象,對光伏系統最大功率點跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網系統拓撲結構與控制方法、光伏并網與有源濾波統一控制方法等問題進行了深入研究。 在擾動觀測法的基礎上,提出了一種直接電流控制最大功率點跟蹤方法,通過檢測變換器輸出電流進行最大功率點跟蹤控制,簡化控制算法,同時省去了擾動觀測法中的電壓和電流傳感器,降低系統成本。 研究了一種實用的光伏系統蓄電池充電控制策略,將最大功率點跟蹤與智能充電控制有機結合在一起,充分利用光伏電池的輸出功率,縮短充電時間,提高充電效率;研究了一種全數字式逆變器,通過電壓有效值外環和瞬時值內環的雙閉環控制,既能保證系統輸出電壓的穩態精度,又能保證瞬變負載條件下的動態特性。研制了一套3kW光伏獨立發電系統并進行了實驗驗證。 針對住宅型光伏并網逆變器體積小、性能價格比高的要求,研究了一種基于導抗變換器的并網逆變器拓撲結構,相比于傳統電流型逆變器,本拓撲省去了笨重的電抗器,同時利用高頻變壓器進行能量傳遞和電氣隔離,進一步降低了系統損耗和體積,降低系統成本。 經研究發現,由于導抗變換器的固有特性,采用傳統的SPWM調制方法將導致并網逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流,造成對電網的諧波污染,提出了一種新型改進調制模式。該方法可以實現高功率因數、低諧波并網發電。根據上述理論分析,研制了一臺3kW單相光伏并網逆變器,實驗結果驗證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網逆變器拓撲結構及其控制方法,采用改進調制模式對其進行控制,在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網逆變方案,相比于傳統三相并網逆變器,具有如下顯著優點:系統中任意一相都是一個獨立的子系統,不受其它相影響,即使在某一相或某兩相損壞的情況下,剩余相也能正常運行,增加了系統的冗余性;在三相電網不平衡情況下,本方法也能提供穩定的三相電流,增加系統抗電網波動能力。初看起來本方案使用的導抗變換器和變壓器有3套,但是每相承受的功率容量只有系統總功率的三分之一,這樣可以選用較小容量的器件,有利于高頻電感和變壓器的制作和生產。提出了一種基于導抗變換器的三相電流型逆變器實現方案,利用導抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流,經高頻變壓器隔離及電流等級變換后進行裂相調制,輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統電流型逆變器直流側電抗器,而且采用高頻變換進行功率傳輸,減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積,有利于裝置的小型化和降低成本。 針對光伏電池輸出電壓較低的問題,研究了一種單級式三相升壓型并網逆變器,通過一級變換同時實現升壓和DC/AC變換功能,并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略,本方法僅用一個電壓傳感器就能替代原先的三個電壓傳感器:每個載波周期短路相只進行一次開關動作,同時任何時刻只有2個開關管導通,可有效降低系統的開關損耗和導通損耗;由于采用DSP控制,具有控制靈活、穩定性高、成本低、并網電能質量好,便于功率調節等優點。 提出了一種光伏并網與有源濾波兼用的統一控制策略,在同一套裝置上既實現光伏并網發電,又實現諧波補償,克服目前的光伏發電裝置白天發電、夜間停機的不足,提高系統利用率。詳細分析了無功電流和諧波電流的檢測方法、光伏并網發電有功指令電流的生成方法及電流環控制器和電壓環控制器的設計方法,并對光伏并網發電與有源濾波統一控制模式和單一有源濾波模式進行了討論,仿真和實驗結果驗證了所提出的系統結構及控制策略的正確性和可行性。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著通信技術的發展,視頻傳輸系統因具有方便、實時、準確等特點已成為現代工業管理、安全防范、城市交通中必不可少的重要部分。而光纖傳輸以大容量、保密性能好、抗干擾能力強、傳輸距離等優點越來越受人們的關注。本論文以FPGA為核心芯片,結合數字化技術和時分復用技術,提出了一種無壓縮多路數字視頻光纖傳輸系統設計方案,并詳細分析方案的設計過程。 系統分A/D轉換、D/A轉換和FPGA數據處理三大模塊化進行設計,FPGA數據處理模塊實現了程序的配置下載、IO口的控制功能、各時鐘分頻、鎖相功能和多路數字信號的復接解復接仿真,同時完成了視頻信號的A/D轉換和數字視頻信號的D/A轉換功能,最終實現了八路視頻信號在一根光纖上實時傳輸的功能。接收視頻圖像輪廓清晰、沒有不規則的閃爍、沒有波浪狀等條紋或橫條出現,基本滿足視頻監控系統的圖像質量指標要求。各路視頻信號的輸入輸出電接口、阻抗和收發光接口均符合國家標準,系統具高集成度、靈活性等特點,能廣泛應用于各場合的視頻監控系統和安全防范系統中。 關鍵詞:FPGA,光纖傳輸,視頻信號
上傳時間: 2013-06-05
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