隨著工業(yè)技術的發(fā)展,變頻調速器的應用越來越廣泛,它的顯著的節(jié)能效果和靈活多變的運行方式,給人們留下了深刻印象.但是由于變頻器價格昂貴,影響了它的普及及推廣應用.如何在提高變頻器的性能的同時盡量降低其價格,是一個非常值得研究的問題.該文針對這一情況,并順應當前變頻器集成化、高頻化的發(fā)展趨勢,決定采用性能價格比很高的專用集成電路FSA4828和智能功率模塊(IPM)開發(fā)一臺低價格、高性能、具有實用價值的通用變頻調速器.它采用V/F控制方式,有多種控制運行功能和完善的保護措施,從而使其既有較好的運行性能,又有安全穩(wěn)定的運行狀態(tài),不會因各種故障而輕易損壞.同時,先進的人機接口使得參數(shù)的輸入和變頻器運行方式的改變極為方便,新型集成元件的采用也使得它的開發(fā)周期短,整機結構簡潔,成本較低.該文詳細的分析、設計了該通用變頻器的硬件電路及控制程序,介紹了兩種最主要的集成元件:SA4828和IPM模塊PM25RSB120,以及它們在設計中的應用.最后,該文還分析了硬件電路產生的干擾問題,并分別從硬件、軟件兩方面提出相應的抗干擾措施.
標簽： 變頻調速器
上傳時間： 2013-05-23
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伺服驅動系統(tǒng)作為現(xiàn)代工業(yè)生產設備的重要驅動源之一,是工廠自動化不可缺少的基礎技術.隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,對現(xiàn)代電伺服系統(tǒng)提出越來越高的要求,而以高性能正弦波永磁同步電動機(簡稱PMSM)作為伺服電機的PMSM伺服系統(tǒng)因共具有較傳統(tǒng)的DC伺服系統(tǒng)和普通AC伺服系統(tǒng)優(yōu)越的性能和良好的發(fā)展?jié)摿Χ找孚A得廣泛青睞并已成為當前電伺服務系統(tǒng)發(fā)展和研究的重點和熱點之一.為此,該文以極具發(fā)展前景的PMSM位置伺服驅動系統(tǒng)為研究對象,在綜合分析現(xiàn)代電伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢和借鑒前人研究成果的基礎上,針對發(fā)展高性能PMSM位置伺服系統(tǒng)的需要并結合控制理論新的發(fā)展,從通過采用先進控制策略改進其控制器性能的角度著手,提出了基于反饋控制、滑模控制、模糊控制等為基礎而集成的智能滑模控制策略,為進一步豐富和發(fā)展PMSM伺服系統(tǒng)的控制策略提出了新的思路和方法.
標簽： 永磁同步電動機 位置伺服系統(tǒng) 仿真
上傳時間： 2013-06-12
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矢量變換控制的異步電動機變頻調速系統(tǒng)是一種高性能的調速系統(tǒng)，已經在許多需要高精度、高性能的場合中得到應用。以矢量變換為基礎的許多控制方法，諸如無速度傳感器控制、自適應控制等正在發(fā)展中。本文對異步電動機變頻調速系統(tǒng)進行了研究，利用異步電動機在二相同步旋轉MT坐標系下的數(shù)學模型，使用MATLAB中的仿真工具箱SIMULINK分別對開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)矢量控制變頻調速系統(tǒng)進行了仿真。在開環(huán)控制系統(tǒng)的仿真中，推導出一種異步電動機在MT坐標系下的仿真模型，該模型具有結構簡單、靜態(tài)、動態(tài)性能良好的特點，同時這個仿真模型也用于閉環(huán)系統(tǒng)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真中，設計了一個速度、磁鏈閉環(huán)的電流滯環(huán)型PWM變頻調速系統(tǒng)，并且使這個閉環(huán)系統(tǒng)在SIMULINK中加以實現(xiàn)。本文同時還應用非線性反饋解耦理論將矢量控制的閉環(huán)系統(tǒng)分解為線性化的轉速子系統(tǒng)和轉子磁鏈子系統(tǒng)，兩個子系統(tǒng)中的速度調節(jié)器和磁鏈調節(jié)器可按線性理論設計。仿真結果證明這兩個變頻調速系統(tǒng)具有良好的動態(tài)、靜態(tài)性能。其中的一些仿真模塊也可用于其它控制策略的變頻調速系統(tǒng)中。
標簽： MatiabSimulink 異步電動機 變頻調速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著大功率開關器件、集成電路及高性能的磁性材料的進步，采用電子換相原理工作的無刷直流電機得到了長足的發(fā)展。無刷直流電動機既具有交流電動機的結構簡單、運行可靠維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗及調速性能好等諸多優(yōu)點，在當今國民經濟各個領域的應用同益普及。 普通無刷直流電機存在著轉子位置傳感器，當電機尺寸較小時轉子位置傳感器難于安裝并且維修困難，另外傳統(tǒng)的霍爾元件溫度特性不好，導致系統(tǒng)可靠性變差，所以在一些小型，輕載啟動條件下，無位置傳感器無刷直流電機就成為理想選擇，并具有廣闊的發(fā)展前景。 同時隨著微處理器技術的發(fā)展，微處理器越來越多的用在控制系統(tǒng)中。許多復雜但有效的算法越來越多的用于電機控制當中。但是在無位置傳感器無刷直流電機，應用時往往需要精確的速度控制，尤其在高速運行場合，對信號反饋控制靈敏度的要求更為嚴格，并且算法也比較復雜。傳統(tǒng)的微處理器如 5l、96系列在實現(xiàn)對其的控制時，由于本身指令功能不強，乘除法所用周期過多，外圍電路數(shù)據(jù)轉換速度慢，資源相對較少，使其不能很好的完成對無位置傳感器無刷直流電機的控制。美國TI公司專門為電機的數(shù)字化控制設計的16位定點DSP控制器 TMS320X240集DSP的信號高速處理能力及適用于電機控制的優(yōu)化的外圍電路于一體，可以為高性能，復雜傳動控制提供可靠高效的信號處理與控制硬件。本論文所研究的無位置傳感器無刷直流電機DSP控制系統(tǒng)即為滿足這一需要而設計的。 本論文首先對無刷直流電動機及其無位置傳感器控制的基本原理以及DSP芯片 TMS320F240進行了必要的介紹，并且對基于反電勢檢測法的DSP實現(xiàn)作了詳細的分析，包括對反電勢檢測及其相位實時修正方法，電機換流的實現(xiàn)，速度、電流雙閉環(huán)控制算法，電機的啟動分析，正反轉控制，速度的調節(jié)，制動、保護等都做了——詳細論述。本論文還對控制系統(tǒng)的控制及功率部分硬件作了詳細的分析。最后本論文對軟件的具體實現(xiàn)作了具體的闡述。 根據(jù)本論文所述的設計方案設計的無刷電機無位置傳感器DSP控制系統(tǒng)，可以獲得良好的速度控制性能。而且，DSP技術不僅使系統(tǒng)獲得了高精度，高可靠性，還簡化了系統(tǒng)結構，增加了系統(tǒng)的可靠性。具有控制靈活，智能水平高，參數(shù)易改等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-05-28
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永磁無刷直流電機是近年來隨著電力電子技術的發(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電一體化電機,由于采用了高性能的永磁材料和電子控制技術,它具有單位體積轉矩高、轉矩慣性比小,起動轉矩高,調速特性好等優(yōu)點,因而在航空航天、數(shù)控機床、機器人、汽車、計算機外圍設備及家用電器等方面都獲得了廣泛的應用.該文討論了永磁無刷電機的電磁分析方法,提出了場路結合的分析方法并闡述了其原理,并以此對永磁無刷直流電機的電磁性能進行了分析.該文著重于電機的設計,結合了ANSYS有限元計算軟件與AutoCAD的二次開發(fā)技術建立了一套較完整和實用的CAD軟件,并以此軟件為基礎,設計制造了外轉子低速電機的樣機并對之進行了實驗測試,并將測試結果與通過軟件計算的結果進行了比較與分析.
上傳時間： 2013-06-14
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隨著新型電力電子器件的不斷涌現(xiàn)和計算技術的不斷發(fā)展,高性能的異步電動機調速系統(tǒng)得到了廣泛的應用.而高壓變頻調速是近幾年剛剛開始應用的一種高新技術,不僅解決了大功率風機、水泵的軟起動和調速問題,而且節(jié)能顯著,具有較大的應用市場和廣闊的發(fā)展空間.該文首先對高壓變頻調速存在的對電網、電機和用電設備產生電磁污染的問題進行認真的分析,并針對高壓變頻調速系統(tǒng)存在的問題,根據(jù)增加電壓矢量種類,能降低高壓交流電輸出諧波的原理,采用了功率單元串聯(lián)的方法,設計出一種適用于風機和水泵調速的新型拓撲結構的高壓變頻器,供給普通異步電動機做調速驅動.測試結果表明,這種新型變頻器的輸出電壓波形符合實際的要求,解決了由于高壓變頻調速由于輸出諧波引起的電磁污染問題.該變頻器的拓撲結構復雜,主控制器的計算繁瑣、數(shù)據(jù)傳輸量大和控制難度高.為了得到良好的控制性能,該文結合同類產品,設計出以雙DSP(TM320F240)為核心的主控制器和系統(tǒng)總控制結構,同時給出了控制系統(tǒng)的軟件流程圖.最后,舉例說明功率單元串聯(lián)的新型高壓變頻器在風機上應用,論證了該高壓變頻調速系統(tǒng)的經濟效益和社會效益以及廣闊的應用前景.
上傳時間： 2013-07-26
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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,通過摩擦耦合產生旋轉運動或直線運動.這種電機的具有響應快、結構緊湊、低轉速、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業(yè)化發(fā)展的需要,對超聲波電機的驅動和控制技術的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驅動電源和簡單而又實用的控制技術已成為國內外研究的熱點.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的驅動電源進行了初步的探討和研究,研制了通用性較高的驅動電源.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,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,并確定了相關控制參數(shù)的選擇準則.3.簡要介紹了常用開關變換器結構,設計了以MOSFET為開關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為控制芯片的可調壓直流電源,結合控制電路和功率變換電路獲得了驅動超聲波電機所需兩項幅值、頻率、相位可調的交變方波,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.
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字控制技術在開關電源中的應用正變得越來越廣泛，開關電源的數(shù)字控制器包含三個主要的功能模塊：模數(shù)轉換器、數(shù)字補償器和數(shù)字脈寬調制器。本論文總結和比較了當今國際上高頻開關電源數(shù)字控制器各個模塊的先進技術和發(fā)展方向。 數(shù)字電源要在高頻開關電源應用領域中實用化、市場化，在技術上仍然存在許多的難關需要攻克。其中模數(shù)轉換器和數(shù)字脈寬調制器的分辨率問題給系統(tǒng)帶來了極限環(huán)振蕩的隱患，采樣時滯現(xiàn)象增加了實現(xiàn)電源的電壓調節(jié)快速動態(tài)響應特性的難度，同時數(shù)字補償器必須在一個開關周期內完成若干次乘法和加法運算以便及時更新占空比信息，從而對數(shù)字控制器的運算速度提出了非常高的要求。本文集中研究和討論解決這些技術難點的途徑，利用matlab中的SISOTOOL塊，通過直接數(shù)字設計提出了2P2Z的數(shù)字補償算法。按照高頻開關電源的設計步驟，本文對主要元器件進行了參數(shù)的計算以及選型，并利用matlab中的SIMULINK模塊對電路的穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)性能進行仿真研究。 為了對理論分析和仿真研究進行驗證，本文設計實現(xiàn)了一款基于DSPic30F2020高性能數(shù)字信號處理器并采用2P2Z控制算法的高頻全橋拓撲大功率通信一次電源整流模塊。實驗結果表明，該數(shù)字電源方案穩(wěn)定可靠，性能參數(shù)優(yōu)異，能夠滿足應用的需要。
上傳時間： 2013-04-24
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該論文在研究永磁同步電動機運行原理的基礎上詳細討論了其變頻調速的理論并且設計了一套基于DSP的永磁同步電動機磁場定向矢量控制系統(tǒng).永磁同步電動機相對感應電動機來說具有體積小、效率高以及功率密度大等優(yōu)點,因此自從上個世紀80年代,隨著永磁材料性能價格比的不斷提高,以及電力電子器件的進一步發(fā)展,永磁同步電動機的研究也進入了一個新的階段.永磁同步電動機既區(qū)別于感應電動機又與電勵磁同步電動機相比有自身的特點,因此該論文首先從永磁同步電動機的本身出發(fā),討論了其穩(wěn)態(tài)運行原理,分析了永磁同步電動機的轉矩特性、功率特性及效率.矢量控制理論的發(fā)明是交流調速領域中的一個重大突破,該論文詳細討論了永磁同步電動機的矢量控制,在推導其精確數(shù)學模型的基礎上分析了矢量控制理論用于永磁同步電動機控制的幾種電路控制策略,包括了i<,d>=0控制、cosψ=1控制,以及最大轉矩/電流控制方式,并且開發(fā)出基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機的矢量控制系統(tǒng),給出了其軟、硬件的設計方案.弱磁控制是永磁同步電動機矢量控制又一方面,論文分析了永磁同步電動機弱磁調速的原理以及弱磁擴速困難的原因,并由此提出了兩種特殊轉子結構的新弱磁方案.直接轉矩控制是繼矢量控制后交流調速領域的又一個高性能控制方法,論文最后討論了直接轉矩控制理論在永磁同步電動機控制上的運用,并使MATLAB工具對永磁同步電動機的直接轉矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究,仿真結果表明,直接轉矩控制具有動態(tài)性能好,靜差小以及魯棒性好的特點.
標簽： 永磁同步電動機 變頻調速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-06
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變電站是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經濟運行。一個變電站運行情況的優(yōu)劣，在很大程度上取決于其二次設備的工作性能。現(xiàn)在的變電站有三種運行模式：一種是常規(guī)變電站，一種是部分實現(xiàn)微機管理、具有一定自動化水平的變電站，再有一種是實現(xiàn)無人值班、全面微機化的綜合自動化變電站。在常規(guī)變電站中，其繼電保護、中央信號系統(tǒng)、變送器、遠動及故障錄波裝置等所有二次設備都是采用傳統(tǒng)的分立式設備，而且站內配備大量控制、保護、記錄用屏盤。使裝備設置復雜，占地面積大，日常維護管理工作繁重。這種常規(guī)變電站的一個致命弱點是不具備自診斷能力，對二次系統(tǒng)本身的故障無法監(jiān)測。因此，這種常規(guī)變電站已逐漸被淘汰。 要提高變電站運行的可靠性及經濟性，一個最有效的方法就是提高變電站運行管理的自動化水平，實現(xiàn)變電站的綜合自動化，以微機化的新型二次設備取代傳統(tǒng)使用的分立式設備。開發(fā)集保護、控制、監(jiān)測及遠動等功能為一體的新型設備，并實現(xiàn)設備共享、信息資源共享，使變電站設計簡捷、布局緊湊，運行更加可靠安全。 隨著微型計算機技術、集成電路技術的迅速發(fā)展，原來越多的新技術和新產品應用到變電站的二次設備中去，使變電站的二次設備得到不斷的更新?lián)Q代。該項研究把一種新型的低壓電能量測量芯片與高性能的數(shù)字信號處理器(DSP)結合起來，利用DSP體積小、功能強、功耗低、速度快、性價比高等優(yōu)點，設計出新型的變電站線路測控單元，實現(xiàn)對高壓線路的測量、監(jiān)視和控制，這種新型的二次設備比傳統(tǒng)的二次設備具有更高的精度和更快的相應速度。 與此同時，網絡理論和技術的發(fā)展，也使變電站監(jiān)控系統(tǒng)的結構發(fā)生了很大的變化，由原來的集中控制型逐步過渡到功能分散、模塊化的分散網絡型，通過現(xiàn)場總線，使主控室和現(xiàn)場之間的聯(lián)系變成了串行通信聯(lián)系，從而提高的系統(tǒng)的可靠性和可維護性。CAN總線應用于變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中，組成變電站的數(shù)據(jù)通信網絡，可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力和容錯能力。 該文就以上的兩個方面進行研究和設計，主要內容包括：一是在簡單介紹新型電能測量芯片和DSP的基本知識的基礎上，提出了一個變電站測控單元的設計方案，并從從硬件和軟件兩個方面進行了詳細的介紹，主要部分是對測量模塊的設計；二是系統(tǒng)的通信接口模塊設計，從硬件和軟件方面詳細的介紹了通信模塊的三種不同的通信接口的設計，分別是RS-232串行通信、RS-485總線通信、CAN總線通信；三是在分析現(xiàn)代測控系統(tǒng)發(fā)展歷史，指出了現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)的優(yōu)越性；四是設計出的測控系統(tǒng)單元的基礎上，利用CAN現(xiàn)場總線構建變電站的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。 該文提出的方案、技術以及結論對于變電站監(jiān)控系統(tǒng)和自綜合動化系統(tǒng)的研究開發(fā)、工程設計都具有實際的參考意義。
上傳時間： 2013-04-24
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