隨著現代化工業生產的不斷發展,更高的調速精度、更大的調速范圍和更快的響應速度成為永磁同步電機調速系統的迫切要求,數字化控制系統正代表著這一發展方向。高性能數字信號處理器(控制器)的出現、電機控制理論以及電力電子器件的發展都為數字化控制的實現創造了條件。本文采用Microchip公司專用于電機控制的dsPIC30F3011型數字信號控制器(DSC)為核心,開發了用于電梯門機控制的數字化永磁同步電機矢量控制系統,并在硬件實驗平臺上獲得了驗證。 本文首先在永磁同步電機數學模型的分析基礎上,深入的研究了永磁同步電機的矢量控制的原理和常用控制策略。接著,經過比較各種矢量控制策略的優缺點,確定了i<,d>=0的控制策略和空間矢量脈寬調制(SVPWM)的電壓調制方法。文中對空間矢量脈寬調制(SVPWM)的原理及實現方法進行了詳細的闡述,并在此基礎上提出利用查表實現SVPWM控制的算法。然后,論文詳細論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設計和調試。軟件開發均在Microchip的MPLAB IDE集成開發環境下完成,軟件采用C語言編寫,實現了帶位置傳感器的速度閉環和位置閉環矢量控制,并給出了系統主程序及定時中斷服務程序的流程圖。永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉子初始位置檢測、速度采樣計算及PI調節、SVPWM查表實現方法等都在定時中斷服務程序中完成。最后在硬件平臺上,對軟件進行系統調試,試驗表明本矢量控制系統能夠有效滿足電梯門機的控制需求,從而證明了系統設計的可行性。 在論文的最后,對全文的工作做了總結,并提出了系統需要進一步完善的地方。
上傳時間: 2013-06-27
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礦井高壓電網多以6KV 供電為主,高壓防爆開關成為了井下供電系統的最為關鍵的設備之一。近年來,由于煤礦開采中因電氣保護失控而引發事故的增長,國家對井下供電系統的可靠性、安全性的要求越來越高,因而采用現代化新技術對礦井下高壓控制設備進行技術改造和創新被提到了一個重要的高度。隨著微機技術的應用與發展,以單片機為核心的高壓開關智能綜合保護技術,能夠較好地完成對多路信號進行處理,增強和增加了保護的功能,其應用對于提高供電質量、保證人身安全、完善電網保護都具有很重要的現實意義。本文設計了一個雙CPU 的保護控制系統,雙CPU 結構就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強型51 單片機STC89C58RD+進行分工合作并行處理,前者作為從CPU 完成各種保護功能,后者作為主CPU 完成參數的整定、顯示、數據下放以及PROFIBUS 通訊擴展。既能充分利用DSP 的高速數據處理性能,提高保護動作特性; 同時,在不影響數據處理的情況下又擴展了人機界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網中性點不接地系統的主要故障的電氣特征,并有針對性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護、相敏短路保護和絕緣監視保護,然后分析了采樣原理和算法,確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結合的采樣計算方法。此外,針對系統可能遇到的各種干擾,在硬件、軟件兩方面進行了抗干擾設計。最后通過試驗數據驗證了系統對線路故障具有可靠的動作特性。 該保護控制系統性能穩定、動作可靠,簡單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來了極大方便,實現了檢測、保護、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關立項項目“礦用高壓隔爆開關智能控制系統的開發”來進行地研究。
上傳時間: 2013-06-11
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在伺服系統中,為了實現高精度的控制,往往需要實時地檢測出電動機轉子的位置。用來檢測電動機轉子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉變壓器。光電編碼器雖然能夠達到很高的精度,但是它的抗干擾性差,不宜應用在條件惡劣的場合中;相比較而言,旋轉變壓器(簡稱旋變)由于結構簡單,堅固耐用,抗干擾性強,能夠應用在各種條件惡劣的場合中,所以獲得了越來越廣泛的應用。 本文采用的旋變樣機是一種新型的磁阻式旋轉變壓器。分析了它的定轉子結構、定子繞組的連接方式以及轉子形狀的優化;并在此基礎上,推導出了它的正余弦輸出反電勢的表達式;最后在電磁場分析軟件Ansoft中,以樣機為原型建立了仿真模型,分析了它內部的電磁場分布以及正余弦輸出反電勢的波形。 其次,本文設計了一種以DSP為核心的R2D電路系統。它以振蕩電路產生的正弦波電壓信號作為旋變的激勵信號,加上相關的外圍電路,構成了旋轉變壓器一數字轉換器,解算出了旋變的軸角θ;并在此基礎上,分析了產生角度解算誤差的各種因素,同時計算出了旋變的轉速n。 最后,在上述解算方案的基礎上,本文又給出了第二種解算方案,即:DSP產生的方波經過濾波之后作為旋變的激勵信號,解算出了旋變的軸角θ;然后比較了這兩種解算方案的優缺點,重點分析了激勵信號中的諧波分量對正余弦輸出反電勢以及角度解算的影響。
上傳時間: 2013-04-24
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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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函數發生器又名任意波形發生器,是一種常用的信號源,廣泛應用于通信、雷達、導航等現代電子技術領域。信號發生器的核心技術是頻率合成技術,主要方法有:直接模擬頻率合成、鎖相環頻率合成(PLL)、直接數字合成技術(DDS)。DDS是開環系統,無反饋環節,輸出響應速度快,頻率穩定度高。因此直接數字頻率合成技術是目前頻率合成的主要技術之一,其輸出信號具有相對較大的帶寬、快速的相位捷變、極高的相位分辨率和相位連續等優點。本文的主要工作是采用SOPC結合虛擬儀器技術,進行DDS智能函數發生器的研制。 本文介紹了虛擬儀器技術的基本理論,簡要闡述了儀器驅動程序、VISA等相關技術。對SOPC技術進行了深入的研究:SOPC技術是基于可編程邏輯器件的可重構片上系統,它作為SOC和CPLD/FPGA相結合的一項綜合技術,結合了兩者的優點,集成了硬核或軟核CPU、DSP、鎖相環、存儲器、I/O接口及可編程邏輯,可以靈活高效地解決SOC方案,而且設計周期短,設計成本低,非常適合本設計的應用。本文還對基于DDS原理的設計方案進行了分析,介紹了DDS的基本理論以及數學綜合,在研究DDS原理的基礎上,利用SOPC技術,在一片FPGA芯片上實現了整個函數發生器的硬件集成。 本文就函數發生器的設計制定了整體方案,對軟硬件設計原理及實現方法進行了具體的介紹,包括整個系統的硬件電路,SOPC片上系統和PC端軟件的設計。在設計中,LabVIEW波形編輯軟件和函數發生器二者采用異步串口進行通信。利用LabVIEW的強大功能,把波形的編輯,系統的設置放到計算機上完 成,具有人機界面友好、系統升級方便、節約硬件成本等諸多優勢。同時充分利用了FPGA內部大量的邏輯資源,將DDS模塊和微處理器模塊集成到一個單片FPGA上,改變了傳統的系統設計思路。通過對系統仿真和實際測試,結果表明該智能型函數發生器不僅能產生理想的輸出信號,還具有集成度高、穩定性好和擴展性強等優點。關鍵詞:智能型函數發生器,虛擬儀器,可編程片上系統,直接數字合成技術,NiosⅡ處理器。
上傳時間: 2013-07-09
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隨著技術的發展,基于PLC的控制系統呈現綜合化、網絡化的發展趨勢。為了適應當今PLC課程教學的需要,我們應提供具有現場控制對象的控制層、監控管理層、遠程監控層三層結構的實驗控制系統,并將組態軟件技術、先進的數據交互技術、單片機技術、通信技術集成在控制系統中,構建現代大綜合設計性實驗系統,以培養全面的高素質的綜合性人才。 本文提出了一種多功能、大綜合的實驗平臺的方案和技術實現。本課題由市場占有率高的西門子PLC及其通信網絡模塊組成,采用具有很高的性價比的系統集成技術,構成了覆蓋面較大的全集成的網絡控制系統,可提供PPI網絡、PROFIBUS-DP網絡和以太網等多種網絡形式的實驗平臺;采用多種工業組態軟件如Wincc、組態王和MCGS,構成了豐富的上位監控模式;通過OPC技術實現對PROFIBuS-DP網絡的遠程監控。在此基礎上,結合單片機技術、CPLD技術,設計了可自定義I/O口的多路模擬采集卡,擴展了PLC的信息控制功能;采用網絡技術,將PLC技術與變頻器、步進電機控制相結合,對標準的PLC對象TM2和機械手設備進行二次開發,構成相關的運動控制系統,模擬生產線的控制,展示PLC的運動控制功能;將PLC技術與無線控制技術相結合,實現PLC的無線遙控功能;完成了三菱Q系列PLC與PROFIBUS-DP網絡的聯網,實現了不同品牌的PLC網絡的互聯互通。在此基礎上,還開發了多個實驗程序,展示其豐富的網絡構架和綜合的實驗模式。 系統調試和實驗效果表明,該系統接近當今工業技術實踐,可為學生的課程設計、畢業設計以及PLC技術研究提供先進的集多種技術于一體的大綜合設 計性實驗平臺。關鍵詞:PLC;業網絡;OPC
上傳時間: 2013-05-22
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由于傳統照明技術存在的種種弊端和能源的日益短缺,現代生產和生活的發展迫切需要一種高效節能、無污染、無公害的綠色照明技術取代傳統照明技術。固體LED光源作為一種新型節能環保光源,顯示出了巨大的發展潛力。 論文首先介紹了一種市電供電的兩級變換的發光二極管冗余驅動電路,通過第一級電路將市電整流并穩壓輸出,供電給第二級N+1冗余DC/DC變換電路,通過電流型閉環反饋對負載輸出恒定的電流電壓。通過PSIM仿真軟件進行分析,發現該電路不但輸出穩定,而且具有很高的安全性。其次,論文對軟開關變換技術進行了較為詳細的介紹,分析討論了適用于Buck電路的多種軟開關變換方法,著重研究了零電壓轉換PWM變換器在LED驅動電路中的應用。論文的最后一部分結合太陽能發電技術分析了太陽能LED路燈系統的組成結構和工作原理,重點論述了太陽能路燈設計中太陽能組件最大功率跟蹤、蓄電池安全高效充放電、LED燈具散熱等問題,提出了一種新型的最大功率跟蹤方法以及一種安全性較高的蓄電池供電方法。結合實際設計了一套太陽能LED路燈的參數以及組件選型,為實際設計太陽能LED路燈提供了部分理論依據。 關鍵詞:LED;驅動冗余電路;軟開關;太陽能LED路燈;最大功率跟蹤;鉛酸蓄電池;LED燈具散熱
上傳時間: 2013-05-23
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隨著電力電子技術的發展,對大功率、高性能的開關電源要求也越來越高。功率因數校正(PFC)技術是當前電力電子技術研究的熱點問題。大多數電力電子裝置通過整流器與電網接口,而傳統的二極管或晶閘管整流裝置會產生大量的諧波電流,對電網造成污染。許多國家和國際組織相繼制定了一系列限制用電設備諧波的標準。有源功率因數校正技術能夠有效的消除整流裝置的諧波,因此具有廣泛的應用前景。 本文首先分析了開關電源的發展現狀及發展要求,詳細地闡述了開關電源的基本構成和基本組態。然后研究了ZVT-Boost軟開關PFC電路的基本結構、基本工作原理及軟開關實現原理,在此基礎上確定了主電路結構,并制定了控制系統方案。 鑒于功率要求,本文采用兩級PFC電路。因此對常見的DC-DC變換器的拓撲結構、原理特性進行分析。并針對各自的變換器建立了簡化模型,基于所建立的模型分析了變換器的特性,列出各變換器的優缺點及在設計開關電源時的選用原則。最后,對所設計的系統進行了仿真分析。 本文根據用戶的要求研究設計了一種大功率高性能開關電源。該開關電源分為前級和后級,前級為采用BOOST結構的單相有源功率因數校正電路,后級為采用移相控制軟開關技術的全橋變換器。最后研制出了實驗樣機,并給出了實驗樣機的功率因數校正電路和移相全橋軟開關變換電路的實驗波形。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著綠色工程的實施,在照明領域,已將電力電子技術廣泛應用到電氣照明中去,所以尋找綠色、高效、長壽命、光色好等優點的照明設備已成為必然。高強度氣體放電燈(High-Intensity-Discharge)由于光效高而節能,已經在照明領域取得廣泛的應用。但傳統的電感鎮流器存在諸多缺點,故與之配套的HID燈電子鎮流器的開發成為研究的熱點,本文對基于數字控制的HID燈電子鎮流器進行了研究與設計。 本文第二章闡述了氣體放電的基礎知識和電光源的基本參數。比較了電子電感鎮流器的優缺點,針對HID燈對電子鎮流器的要求,介紹了電子鎮流器基本原理和發展趨勢。第三章對高強度氣體放電燈的關鍵技術進行了研究。首先是對電子鎮流器的拓撲結構進行分析與比較,選定了傳統的三級結構進行設計,其次是對電子鎮流器的核心-逆變器的結構進行了分析,選定了全橋逆變結構,再次是對HID燈的各種點火電路的結構進行分析,本文選定了用單片機進行控制的點火的方式;最后是對燈的聲諧振進行了各種方式的比較與分析,給出通過數字調頻的方式來抑制聲諧振理論分析。第四章主要通過比較各種功率因數校正的優缺點,并采取了基于boost結構的臨界功率因數校正。第五章對HID燈啟動工作過程進行了分析,提出了三段線性控制的策略,給出了控制的理論分析;比較了間接和直接兩種控制恒功率的方法,選定間接控制方式。第六章主要對數字控制的250W金鹵燈的樣機的實現中的部分電路(保護、驅動、逆變)進行分析與設計并給出了部分電路圖和軟件設計的流程圖以及部分仿真與試驗波形。最后在第七章對試驗結果進行分析,對本文的設計進行小結以及對未來的展望。
上傳時間: 2013-07-16
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本課題為電流型高電壓隔離電源,它是基于交流電流母線的分布式系統,能夠整定短路電流,適應高電壓工作環境的隔離電源。本論文介紹了該課題的應用場合,簡要介紹了分布式系統的種類及各自優勢,以及已有的電流型副邊穩壓電路相關的研究成果,并在此基礎上提出了本課題的研究目標。 本篇論文主要針對課題方案的三個方面進行論述,分別闡述如下: 一,母線電流產生系統與電流型副邊開關電路的匹配問題,包括各部分電路的功能介紹、電流型副邊開關電路的小信號等效電路的建模、高電壓隔離變壓器及磁元件的選擇; 二,模塊體積小型化有利于高壓部件的設計安裝和EMS防護。為了省去體積較大的輔助電源部分,本課題采用了副邊電路自供電的方式。在低壓自供電方式下,利用比較器、TLA31等器件產生多路同步三角波以及開關驅動PWM脈沖。對自供電方式下的三角波振蕩器進行比較,并對三角波振蕩器電路模塊進行了建模以及系統反饋補償; 三,在本方案中實現了電流源拓撲的同步整流技術,利用PMOS管替代續流二極管,減小了電路的損耗、散熱器的使用以及模塊的體積。 本篇論文對本課題設計的核心部分進行了比較詳細的介紹和分析,具體的參數計算方法也一一列出。最終,論文以研究目標為方向,通過一系列的改進措施,基本實現了課題要求。
上傳時間: 2013-06-24
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