電能計量的精度無論對于供電方還是對于用電方，都非常重要。傳統(tǒng)電能表的精度低，功能單一，不能滿足精度要求和非正弦電路的無功功率測量。隨著電力電子裝置等非線性負載的功率容量和功率密度的不斷增大，他們所產(chǎn)生的諧波已使電網(wǎng)遭受日益嚴重的污染。在這種情況下，有必要研發(fā)新技術(shù)新設(shè)備。同時，數(shù)字信號處理技術(shù)(DSP)正在迅速發(fā)展，21世紀將是數(shù)字信號處理理論與算法的大發(fā)展時期。 本項目采用ADI于2004年生產(chǎn)的BLACKFIN531 16位定點DSP芯片。針對目前市場上現(xiàn)行的電能表所存在的缺陷和局限性，研究并設(shè)計了一種基于DSP BF531芯片的高精度多功能電能表。采用了諸多最新的理論成果，電能計量精度達到0.2S級，諧波測量精度達到0.5%。在一定的定義下，無功測量方法不但適用于正弦電路，也適用于非正弦電路下的無功功率測量。全書共分七章： 第一章、簡述了電能計量裝置的發(fā)展和現(xiàn)狀，論證了本課題開發(fā)和研究的必要性和可行性，介紹了高精度多功能電能表的系統(tǒng)方案； 第二章、 討論了電測系統(tǒng)的測量原理，設(shè)計了電能表中的計量和分析算法； 第三章、 介紹了系統(tǒng)的硬件平臺和開發(fā)環(huán)境； 第四章、 詳細給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計； 第五章、 分析系統(tǒng)誤差及其校正； 第六章、 介紹系統(tǒng)的軟件設(shè)計； 第七章、 對整個系統(tǒng)進行實驗測試，給出測試結(jié)果，最后討論、總結(jié)。
上傳時間： 2013-06-21
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超聲波電機(Ultrasonic Motor,簡稱USM)是近二十年來發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動裝置,該電機不同于傳統(tǒng)的電磁感應電機,它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動或直線運動.這種電機的具有響應快、結(jié)構(gòu)緊湊、低轉(zhuǎn)速、大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點,在微型機械、機器人、精密儀器、家用電器、航空航天、汽車等方面有著廣泛的應用前景.隨著超聲波電機的推廣應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,對超聲波電機的驅(qū)動和控制技術(shù)的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驅(qū)動電源和簡單而又實用的控制技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點.該文對于單一的定位控制,研究一種簡單且控制精度高的控制算法,結(jié)合所研制的縱扭復合型超聲波電機樣機,實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,另對基于高性能DSP的驅(qū)動電源進行了初步的探討和研究,研制了通用性較高的驅(qū)動電源.該文開展的主要研究工作和取得的成果如下:1.簡要地介紹了超聲波電機的原理、發(fā)展歷史和特點,重點分析了超聲波電機驅(qū)動電源和定位控制的研究進展和存在的問題,從而引出該碩士論文的研究意義和主要內(nèi)容.2.從理論和實驗上揭示這種電機具有的高分辨率和步進特性實質(zhì),提出了利用此特性實現(xiàn)高精度的定位控制策略——步進定位法,并分析了影響其定位精度的因素,結(jié)合所研制的縱扭復合型超聲波電機樣機,實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,并確定了相關(guān)控制參數(shù)的選擇準則.3.簡要介紹了常用開關(guān)變換器結(jié)構(gòu),設(shè)計了以MOSFET為開關(guān)器件的半橋式逆變功率電路.介紹了高性能DSP(TMS320LF2407)為核心的控制信號發(fā)生電路和以UC3842為控制芯片的可調(diào)壓直流電源,結(jié)合控制電路和功率變換電路獲得了驅(qū)動超聲波電機所需兩項幅值、頻率、相位可調(diào)的交變方波,具有較高的通用性,為進一步開展運用較復雜控制策略的超聲波電機位置和速度伺服控制研究打下一定基礎(chǔ).
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)進一步發(fā)展,交流電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)已被公認為近代交流調(diào)速中性能最優(yōu)越的一種電力拖動系統(tǒng).然而,隨著電動機變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,諧波污染問題也逐步顯現(xiàn).為了消除諧波,節(jié)能降耗,研究者做了大量的研究和分析.目前,在三相感應電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中,對于整流過程所產(chǎn)生的諧波,已有過大量的分析和計算,并且研究出了精確的濾波方法,使整流部分輸出電壓近似為直流電壓.而對于逆變過程產(chǎn)生的諧波,大多只是定性分析,很少有定量計算的文獻出現(xiàn).該文首先對SPWM控制技術(shù)從原理上進行了詳細的描述,指出了諧波問題的研究方向和諧波研究的意義.然后針對逆變器-電動機系統(tǒng),利用貝塞爾函數(shù)和傅里葉級數(shù)理論,分別對單相二階SPWM逆變器和三相SPWM逆變器的輸出電壓諧波的產(chǎn)生、大小和分布進行了細致而具體的分析和計算.通過計算所得到的結(jié)果,以圖文的形式對諧波問題進行了分析,得出了相應的結(jié)論,并且對影響SPWM輸出電壓諧波頻譜分布的因素進行了詳細的討論.該文還討論了諧波對感應電動機繞組磁動勢、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)矩以及銅耗的影響,為感應電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計、電機供電電壓諧波分析及附加損耗計算提供了參考.該文最后利用MATLAB軟件的SIMULINK中的電力系統(tǒng)庫,建立SPWM逆變電路的仿真模型.通過仿真,不但驗證了數(shù)學理論推導的正確性,而且為電力電子電路和電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計提供了一種很好的仿真方法.
上傳時間： 2013-06-28
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該文主要研究了以TI公司的16位定點TMS320F240型DSP為控制核心的全數(shù)字交流變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計理論和設(shè)計方法.該系統(tǒng)主要由主電路、系統(tǒng)保護電路、控制回路和采樣回路組成.主電路部分包括整流、濾波、逆變器(IPM)、IPM驅(qū)動電路等;系統(tǒng)保護電路包括過壓欠壓保護、限流啟動、IPM故障保護、過流保護等;控制回路包括DSP最小系統(tǒng)電路、與PC機通訊接口電路、仿真接口電路、PWM信號發(fā)生電路、A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路等;采樣電路包括電流采樣、電壓采樣、轉(zhuǎn)速采樣.在軟件方面,考慮到SVPWM相對于SPWM具有較高的直流電壓利用率,以及更適合于數(shù)字控制系統(tǒng),該文在研究SVPWM控制原理的基礎(chǔ)上,編制了基于SVPWM的開環(huán)控制程序.該文最后給出了試驗結(jié)果,開環(huán)運行試驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以在0-50Hz范圍內(nèi)平滑調(diào)速,在10Hz以上具有較強的帶負載能力,以及抗干擾能力.
標簽： DSP PWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-21
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隨著電力電子器件、永磁材料、微機、新型控制理論和電機理論的發(fā)展，無刷直流電機的技術(shù)優(yōu)勢逐漸凸顯，近年來在各種驅(qū)動、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣應用。大功率無刷直流電機在國外已經(jīng)成功應用于對系統(tǒng)效率、可靠性要求較高的場合，在國內(nèi)，近年來也引起了廣泛興趣。本課題對大功率無刷直流電機進行預研，以兩臺無刷直流電機樣機為研究對象進行分析和電磁設(shè)計研究。首先計及電樞繞組電感，從分析換相過程入手，建立了三相星型六狀態(tài)工作模式下，電壓源型無刷直流電機的數(shù)學模型，并基于此模型，通過仿真和實驗，對該種無刷直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)、反電勢系數(shù)、機械特性和電樞等效電阻等進行了深入研究，分析表明電樞繞組電感對上述各系數(shù)和特性存在較大影響，因此在大功率無刷直流電機設(shè)計和分析中，電樞繞組電感必須予以考慮。其次，本文對等效磁路法、電磁場有限元法和等效磁網(wǎng)絡(luò)法以及它們在無刷直流電機電磁設(shè)計中的應用進行了比較研究，提出了采用有限元法計算漏磁系數(shù)、計算極弧系數(shù)、電樞計算長度和氣隙系數(shù)，然后把它們應用到等效磁路法中進行空載特性計算，而采用電磁場有限元法分析負載特性的場路結(jié)合法。以此為基礎(chǔ)，編制了無刷直流電機電磁設(shè)計軟件，并將其應用于兩臺樣機的設(shè)計，通過與電磁場有限元法計算結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)進行對比，驗證了該方法的準確性。最后對兩臺樣機的電樞反應及其影響進行了仿真和實驗研究，分析發(fā)現(xiàn)q軸電樞反應是影響切向磁化結(jié)構(gòu)的無刷直流電機性能的主要因素，設(shè)計中需采取措施抑制q軸電樞反應的影響。
上傳時間： 2013-04-24
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在國內(nèi)，目前工控領(lǐng)域廣泛用到的伺服系統(tǒng)(包括伺服電機和伺服驅(qū)動器)有整套購買國外某一個廠商的，也有自己開發(fā)電機，然后購買國外的伺服驅(qū)動器來配置伺服系統(tǒng)。前一種情況伺服電機與驅(qū)動器之間的整合程度是比較高，而后一種情況伺服電機的設(shè)計容易忽視與之配套的伺服驅(qū)動器的控制策略以及伺服驅(qū)動器的輸出電壓，輸出電流特點，很容易造成所設(shè)計的伺服電機不能充分發(fā)揮其性能以及材料的不合理利用。本文討論了作為伺服電機用的永磁同步電動機在整合伺服驅(qū)動器控制方式和輸出電壓、電流特性下的設(shè)計過程。 本文首先簡要介紹了永磁同步電動機作為伺服電機較其他類型的電機的優(yōu)勢，接著以永磁同步電動機作為伺服電機，對給定指標要求的永磁同步電動機，在永磁體分別采用表面安裝和內(nèi)置兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)時進行了場路結(jié)合的設(shè)計與分析，分析了在磁場定向控制方式下兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機的工作特性、轉(zhuǎn)矩脈動等。得出了永磁體表面安裝轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機作為伺服電機時更適合磁場定向控制運行的結(jié)論。 此外，從已經(jīng)成功設(shè)計了的永磁同步電動機出發(fā)，整合所設(shè)計的永磁同步電動機將要采用的驅(qū)動器其控制方式，并在一些有依據(jù)的假設(shè)前提下確定了電機的能量包函數(shù)(包括功率、轉(zhuǎn)速等一些額定指標)與一些主要尺寸函數(shù)表達式。初步得出了一種行之有效的、快速確定使用同一套定轉(zhuǎn)子沖片伺服電機尺寸的方法。 最后試制了樣機以及其在伺服驅(qū)動器下進行了實驗，并比較分析了實驗和理論分析的結(jié)果。
上傳時間： 2013-05-30
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本文對超聲波電機驅(qū)動控制系統(tǒng)進行了研究。全文主要內(nèi)容如下：系統(tǒng)介紹了超聲波電機的特點、研究歷史和主要應用，概述了超聲波電機驅(qū)動控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀。在介紹壓電陶瓷逆壓電效應與壓電振子諧振特性的基礎(chǔ)上，闡述了超聲波電機的運行機理及調(diào)速原理。介紹了環(huán)狀行波型超聲波電機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。研制了基于DSP的超聲波電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，為超聲波電機控制技術(shù)的研究提供了一個通用實驗平臺。通過光電編碼器檢測超聲波電機的速度，研制了利用速度反饋來進行頻率調(diào)整的頻率跟蹤控制器，實現(xiàn)了采用頻率P調(diào)節(jié)的超聲波電機速度穩(wěn)定性控制。實現(xiàn)了大外徑(80mm)環(huán)狀行波型超聲波電機的高精度位置檢測。研制了基于DSP的超聲波電機位置控制系統(tǒng)，完成了采用相位差P控制方案進行精密定位控制的實驗研究。
上傳時間： 2013-05-21
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開關(guān)磁阻電機（SR電機）驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是一種先進的機電一體化裝置，但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計算是研究SR電機振動噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導出徑向力的解析表達式，定性分析了徑向力與電機結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理，推導出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進行一次磁場計算，不但減小了計算量，同時計算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計算方法，求出了實驗樣機的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對在SRD性能仿真時，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時，而且對有限元計算數(shù)據(jù)量要求高的問題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強大的非線性模型辨識能力，成功進行了SR電機磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計算的模型訓練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SR電機精確解析數(shù)學模型。因為SR電機本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機主要尺寸的確定；接著從對稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對一些常用的降低電機機械噪聲的措施和方法進行了綜述。系統(tǒng)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運動方程出發(fā)，導出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解；然后利用機電類比法得出了SR電機定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動振幅的解析解，定性分析了影響振動振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機三維有限元模型，分析得出了加強繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實驗樣機的模態(tài)分析結(jié)果和運行實驗結(jié)果，證實了模態(tài)分析的有效性。仿真是計算SRD系統(tǒng)性能和預估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對SRD系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個優(yōu)化目標，對SR電機的開關(guān)角進行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對徑向力波形進行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機設(shè)計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機減振降噪是必不可少的。本文理論推導出三步換相法的時間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結(jié)論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機運行中可能出現(xiàn)多個模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時間參數(shù)進行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動態(tài)仿真證明這些方案是切實有效的，達到了預期效果。最后在直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩斬波都使用三步換相法，和在相關(guān)斷時刻根據(jù)實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機振動噪聲，并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設(shè)計方法，最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。設(shè)計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對稱半橋功率電路拓撲結(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實驗，對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值，驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機進行了空載與負載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對比運行實驗，對比各種實驗結(jié)果，充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔了國家十·五863計劃電動汽車重大專項：“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項目的資助下完成，并且本文關(guān)于電機本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機械降噪措施等的結(jié)論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。
標簽： 開關(guān)磁阻電機 減 降噪
上傳時間： 2013-07-05
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用12C508實現(xiàn)LED三路七彩調(diào)光的程序。······
上傳時間： 2013-06-16
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直線電動機直接驅(qū)動運動設(shè)備，省略了機械轉(zhuǎn)換機構(gòu)，完全消除機械傳動元件的速度和加速度的物理極限，具有長行程、低慣量、高精度、快響應和高速度等特征，是先進加工中心的標志。90年代中期以后，直線驅(qū)動技術(shù)在超精密定位領(lǐng)域中得到了廣泛的應用，吸引了越來越多的研究機構(gòu)和人員投入到這一領(lǐng)域中來。 永磁直線同步電機與普通的直線異步電機相比，具有效率高、輸出力矩大、體積小、易于控制等優(yōu)點，極大地提高了進給系統(tǒng)的快速響應性和運動精度，成為新一代超精密機床中最具有代表的技術(shù)。永磁直線同步電機伺服控制系統(tǒng)將是當前和今后直線電機發(fā)展應用的一個方向。 本文以直線電機理論為依據(jù)，以現(xiàn)有的實驗設(shè)備及新的實驗方法為基礎(chǔ)，設(shè)計了永磁直線同步電動機控制系統(tǒng)，分析了永磁直線同步電機控制系統(tǒng)中存在的難點，并對直線電動機控制系統(tǒng)的控制性能進行了初步的實驗研究。 首先，介紹了永磁直線同步電機的結(jié)構(gòu)、工作原理、相關(guān)控制策略，對直線電機控制難點進行了探討。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了永磁直線同步電機的控制系統(tǒng)的總體方案。 然后針對永磁直線同步電機控制系統(tǒng)的主要難點，分為位置檢測技術(shù)，硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計三個方面對控制系統(tǒng)進行分析。根據(jù)永磁直線同步電機的特點，提出一種簡易的初始位置檢測方法，并設(shè)計了檢測電路。該方法基于線性霍爾元件，基本上不增加控制系統(tǒng)成本，安裝簡便，效果良好。在普通的三相逆變電路的直流側(cè)添加DC/DC電力電子電路。這樣的做的好處是根據(jù)系統(tǒng)需求輸出直流電壓，減少諧波。由于傳統(tǒng)的基于前后臺工作機制的電機控制軟件存在響應不及時、不穩(wěn)定等弊病，提出了基于嵌入式實時操作系統(tǒng)機制上編寫電機控制軟件。 最后基于樣機和控制器做了相應試驗，分析了試驗結(jié)果，并提出了存在的問題和下一步的工作展望。
上傳時間： 2013-06-20
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