變頻器在各行各業(yè)中的各種設備上迅速普及應用，已成為當今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過程自動化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動技術(shù)進步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟和生活中普遍需要的新技術(shù)。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點，如開關(guān)損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設計高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對象的研究內(nèi)容： 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎上，結(jié)合數(shù)學模型，分析了共模電壓產(chǎn)生的原理、共模電流其影響和危害，給出了共模電壓和共模電流的關(guān)系。總結(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響，以及死區(qū)補償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設計包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動及保護電路以及反激式開關(guān)電源，對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數(shù)設計，是在PSPICE上仿真基礎上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關(guān)的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設計包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機啟動函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護中斷程序。在實現(xiàn)一般SVPWM的基礎上，根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補償算法，將這兩個對SVPWM進行改進的調(diào)制算法在硬件平臺上實現(xiàn)。 在硬件電路完成設計的各個階段，逐漸編制相應的控制程序，并進行調(diào)試，并完成整個程序的編制和調(diào)試。此外，還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關(guān)電源。整個系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機，并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法，效果良好，達到設計的目的； 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)引用到串級調(diào)速中來提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過建立電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路，重點分析了有源PFC技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后，系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計算公式和變化趨勢，對電動機功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動也進行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級調(diào)速時有所提升。鑒于電動機轉(zhuǎn)子側(cè)電勢頻率非常低，分析了有源PFC的具體實現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個單相有源PFC電路實現(xiàn)了繞線電動機轉(zhuǎn)子側(cè)的三相有源低頻PFC，得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺，所得結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-07-09
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異步電動機的軟起動研究，是一項重要的研究課題。本文以分級變頻理論為基礎，利用數(shù)學分析的方法對分級變頻的子頻率系統(tǒng)進行了深入的研究，總結(jié)了各級子頻率系統(tǒng)的電壓相序情況以及最優(yōu)的觸發(fā)角度。并且對傳統(tǒng)異步電動機軟起動器的主電路結(jié)構(gòu)進行了改進，提出了從較低頻率開始分五級起動的分級變頻調(diào)壓軟起動形式，而且各級子頻率的起動都能實現(xiàn)最優(yōu)的正序電壓組合，保證了起動轉(zhuǎn)矩的最大化。通過對分級變頻調(diào)壓軟起動形式的建模和仿真試驗，證明了此方法可以在降低起動電流的同時實現(xiàn)異步電機的高轉(zhuǎn)矩起動，驗證了此方法的有效性和可行性。基于以上研究的成果，本文介紹了以TMS320LF2407ADSP芯片為核心的軟起動軟硬件設計方法。最后對本課題的進一步研究提出了展望。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內(nèi)交流伺服電機等硬件技術(shù)逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設計了交流永磁電機位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機的物理方程，通過坐標轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現(xiàn)功率驅(qū)動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉(zhuǎn)子位置，并設計一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語言C和單片機M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實時控制性能；由軟件方式實現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實驗結(jié)果表明，本文所設計的伺服控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機的啟動，調(diào)速和定位等，并能達到系統(tǒng)的性能指標。
標簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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為了減小異步電機在起動過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，消除傳統(tǒng)降壓起動對電器和機械設備的不利影響，提高電機的起動特性，本文基于電力電子技術(shù)對異步電機的軟起動進行了較為深刻的研究。 本文介紹并設計了一種基于PIC18F4550的新型的軟起動器。在功能上，除了具有一般的電壓斜坡軟起動和電流限流軟起動功能，還增加了專門針對泵類負載的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控軟起動模式。這種起動方式有效的降低了水泵起動和停止時造成的水錘，并減輕了管路系統(tǒng)的振蕩。同時，針對異步電動機軟起動過程中出現(xiàn)的電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速振蕩問題，分析了引起振蕩的影響因素及其產(chǎn)生原因，采用以電流關(guān)斷時刻為晶閘管觸發(fā)基準來抑制振蕩問題。 文章首先分析研究了異步電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，確定了軟起動器所采用的基本原理和控制方法。分析得出為改善泵類負載起動性能所采用的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控制策略以及為減小振蕩所采用的關(guān)斷角控制方法的可行性。 其次，本課題對傳統(tǒng)的軟起動器的改進進行了嘗試。采用Microchip公司的PIC18F4550芯片為控制核心。在此基礎上，詳細介紹了交流采樣電路、同步觸發(fā)電路以及通迅接口電路等硬件電路。軟件方面采用C語言和匯編語言混合編程實現(xiàn)模塊化程序的設計，在文中較為詳細地介紹了控制系統(tǒng)各部分軟件的設計思想和實現(xiàn)，其中包括主程序流程、各種起動方式的控制程序等。 在文章最后給出了基于MATLAB搭建的軟起動系統(tǒng)的仿真模型，仿真結(jié)果表明這種帶泵控制功能的軟起動器可以有效的減小電機起動過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，優(yōu)化了電機的起動性能。
上傳時間： 2013-06-13
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貴州電解鋁廠供電四車間廠房內(nèi)變壓器、整流柜、電容等設備種類繁多,同系列設備安放距離跨度較大.這些電力電子器件長期運行導致系統(tǒng)內(nèi)部某些連接點絕緣介質(zhì)老化,甚至脫落.這種現(xiàn)象單憑肉眼很難觀察,該廠對此問題的解決方法為:技術(shù)工人攜帶小型紅外探測儀定期采集上述器件的某些連接點,從紅外圖像數(shù)據(jù)得出溫度數(shù)據(jù)以此判斷器件工作是否處于良好狀態(tài).由于人為因素,工人不一定能全部獲取所有連接點數(shù)據(jù).可見,此方法費時費力,還存在隱患. 針對現(xiàn)行探測方法存在的弊端,依托"中鋁貴州分公司電解鋁廠整流所安全運行監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)"項目,利用一臺直線行走的智能小車停靠在已選擇的定位點處監(jiān)測車間的電器設備,因此這就涉及到了監(jiān)控小車的精準定位問題.本文以卞位機智能監(jiān)控小車為研究對象,采用模糊PID控制技術(shù)對PLC發(fā)出的脈沖頻率進行自動調(diào)節(jié),依據(jù)脈沖頻率誤差E和誤差變化率EC的變化對PID控制的參數(shù)進行自整定,實現(xiàn)對小車速度的模糊控制,從而實現(xiàn)了小車的精準定位,為上位機的監(jiān)控工作做好了準備. 論文第一章介紹了電解鋁廠供電車間的供電情況,分析了小車定位精準的重要性,介紹了本文的研究內(nèi)容.第二章對小車主要結(jié)構(gòu)的硬件設計作了介紹.第三章論述了小車的運動控制,從分析步進電機的矩頻特性和數(shù)學模型入手,介紹了小車的啟停控制和運動中的測速.第四章論述了小車的精準定位方法,介紹了模糊PID控制器設計,重點介紹了模糊PID控制算法的程序設計.第五章列舉了實際運行調(diào)試中出現(xiàn)的幾種問題,介紹了相應的控制方法加以克服.第六章對論文進行了總結(jié).
標簽： 直線 智能監(jiān)控 定位
上傳時間： 2013-04-24
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矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)是國內(nèi)當前電氣傳動和自動化領(lǐng)域研究的熱點和技術(shù)攻堅的難點。矢量控制技術(shù)作為一種先進的控制策略，是在電機統(tǒng)一理論、機電能量轉(zhuǎn)換和坐標變換理論的基礎上發(fā)展起來的，具有先進性、新穎性和實用性的特點。其思想就是將異步電動機的數(shù)學模型通過坐標變換，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制，從而實現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以期達到獨立控制電機轉(zhuǎn)矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理，采用TI公司最先進的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812，開發(fā)出了一套基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計和轉(zhuǎn)子速度估計的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，并實現(xiàn)了實際運行，初步達到了產(chǎn)品化的目標。主要的工作如下： (1)從電機數(shù)學模型和坐標系變換入手，采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制方案，深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理，并完成了調(diào)速系統(tǒng)的功能框圖； (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120，設計了調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅(qū)動電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設計了基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計和速度估計的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調(diào)速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實現(xiàn)； (4)采用先進的自適應Fuzzy-PI調(diào)節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器作為速度控制器，取得了較好的控制效果； (5)搭建了整個變頻調(diào)速實驗平臺，進行了整機測試，給出了實驗結(jié)果和結(jié)論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中，在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進行了相應的實驗。實驗表明，該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，運行穩(wěn)定，抗干擾能力強，獲得用戶好評，不失為一套具有先進性、新穎型、實用性的高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。
標簽： 異步電動機 變頻調(diào)速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時間： 2013-05-25
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本文主要的研究為對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機控制問題，對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機在艦船、水下航行器等對轉(zhuǎn)推進系統(tǒng)中有著廣泛的應用前景。它具有無刷直流電動機的一切優(yōu)點：功率密度大、調(diào)速性能好、運行效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等等。其與普通的永磁無刷直流電動機的差別僅僅在于原來靜止的電樞部分和旋轉(zhuǎn)的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉(zhuǎn)，即有兩個轉(zhuǎn)子，根據(jù)作用力與反作用力的原理，兩個轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉(zhuǎn)子必將沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。 論文主要工作和創(chuàng)新點如下： 1)介紹了對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機與普通永磁無刷直流電機的區(qū)別、優(yōu)點及應用，詳細分析了其工作原理，并建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機本體的數(shù)學模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機的仿真模型。 2)研究了無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過零點檢測方法來檢測電機轉(zhuǎn)子的位置與轉(zhuǎn)速，采用數(shù)字鎖相環(huán)對三次諧波過零點進行90°延遲： 3)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，即速度環(huán)與電流環(huán)來組成調(diào)速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡PID自適應控制，電流環(huán)采用滯環(huán)控制，并對整個系統(tǒng)進行仿真。 4)在仿真研究的基礎上，本文進行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件設計。
上傳時間： 2013-04-24
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本文以電機控制DSPTMS320LF2407為核心，結(jié)合相關(guān)外圍電路，運用新型SVPWM控制方法，設計電梯專用變頻器。為了達到電梯專用變頻器大轉(zhuǎn)矩、高性能的要求，在硬件上提高系統(tǒng)的實時性、抗干擾性和高精度性；在軟件上采用新型SVPWM控制方法，以消除死區(qū)的負面影響，另外單神經(jīng)元PID控制器應用于速度環(huán)，對速度的調(diào)節(jié)作用有明顯改善。通過軟硬件結(jié)合的方式，改善電機輸出轉(zhuǎn)矩，使電梯控制系統(tǒng)的性能得到提高。 系統(tǒng)主電路主要由三部分組成：整流部分、中間濾波部分和逆變部分，分別用6RI75G-160整流橋模塊、電解電容電路和7MBP50RA120IPM模塊實現(xiàn)。并設計有起動時防止沖擊電流的保護電路，以及防止過壓、欠壓的保護電路。其中，對逆變模塊IPM的驅(qū)動控制是控制電路的核心，也是系統(tǒng)實現(xiàn)的主要部分。控制電路以DSP為核心，由IPM驅(qū)動隔離控制電路、轉(zhuǎn)速位置檢測電路、電流檢測電路、電源電路、顯示電路和鍵盤電路組成。對IPM驅(qū)動、隔離、控制的效果，直接影響系統(tǒng)的性能，反映了變頻器的性能，所以這部分是改善變頻器性能的關(guān)鍵部分。另外，本課題擬定的被控對象是永磁同步電動機(PMSM)，要對系統(tǒng)實現(xiàn)SVPWM控制，依賴于轉(zhuǎn)子位置的準確、實時檢測，只有這樣，才能實現(xiàn)正確的矢量變換，準確的輸出PWM脈沖，使合成矢量的方向與磁場方向保持實時的垂直，達到良好的控制性能，因此，轉(zhuǎn)子位置檢測是提高變頻器性能的一個重要環(huán)節(jié)。 系統(tǒng)采用的控制方式是SVPWM控制。本文從SVPWM原理入手，分析了死區(qū)時間對SVPWM控制的負面作用，采用了一種新型SVPWM控制方法，它將SVPWM的180度導通型和120度導通型結(jié)合起來，從而達到既可以消除死區(qū)影響，又可以提高電源利用率的目的。另外，在速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，采用單神經(jīng)元PID控制器，通過反復的仿真證明，在調(diào)速比不是很大的情況下，其對速度環(huán)的調(diào)節(jié)作用明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器。 通過實驗證明，系統(tǒng)基本上達到高性能的控制要求，適合于電梯控制系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-05-21
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本論文基于直接擴頻通信的理論設計了一種全數(shù)字的中頻接收機，使用Xilinx公司的FPGA芯片xc3s400作為接收機的主芯片，實現(xiàn)中頻數(shù)字信號的下變頻，基帶解調(diào)，PN碼的捕獲及跟蹤環(huán)路的設計并給出了它們的具體設計步驟及RTL級邏輯電路圖。本文對于數(shù)字下變頻器的設計、數(shù)字抑制載波恢復環(huán)的設計進行了詳細的論述，還使用Matlab中的Simulink對本接收機系統(tǒng)所要使用的全數(shù)字Costas環(huán)進行了功能仿真并給出了仿真結(jié)果。 本文使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9601對中頻模擬信號進行采樣，最后再用高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD9740還原出原始信息，并給出了它們與核心芯片xc3s400的接口設計方法及原理電路圖。
上傳時間： 2013-07-30
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本項目完成的是基于中國“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制”國家標準的發(fā)射端系統(tǒng)FPGA設計與實現(xiàn)。在本設計中，系統(tǒng)采用了Stratix系列的EP1S80F1020C5 FPGA為基礎構(gòu)建的主硬件處理平臺。對于發(fā)射端系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理部分的擾碼器(隨機化)、前向糾錯編碼(FEC)、符號星座映射、符號交織、系統(tǒng)信息復用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理(OFDM調(diào)制)、同步PN頭插入、以及信號成形4倍插值滾降濾波器(SRRC)等各模塊都是基于FPGA硬件設計實現(xiàn)的。其中關(guān)鍵技術(shù)：TDS-OFDM技術(shù)及其和絕對時間同步的復幀結(jié)構(gòu)、信號幀的頭和幀體保護技術(shù)、低密度校驗糾錯碼(LDPC)等，體現(xiàn)了國標的自主創(chuàng)新特點，為數(shù)字電視領(lǐng)域首次采用。其硬件實現(xiàn)，亦尚未有具體產(chǎn)品參考。 本文首先介紹了當今國內(nèi)外數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀，中國數(shù)字電視地面廣播傳輸國家標準的頒布背景。并對國標系統(tǒng)技術(shù)原理框架，發(fā)端系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及FPGA設計的相關(guān)知識進行了簡要介紹。在此基礎上，第三章重點、詳細地介紹了基于FPGA實現(xiàn)的發(fā)射端系統(tǒng)各主要功能模塊的具體結(jié)構(gòu)設計，論述了系統(tǒng)中各功能模塊的FPGA設計和實現(xiàn)，包括設計方案、算法和結(jié)構(gòu)的選取、FPGA實現(xiàn)、仿真分析等。第四章介紹了對整個系統(tǒng)的級連調(diào)試過程中，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行的優(yōu)化調(diào)整，并對級連后的整個系統(tǒng)的性能進行了仿真、分析和驗證。作者在項目中完成的工作主要有： 1.閱讀相關(guān)資料，了解并分析國標系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)和原理，分解其功能模塊。 2.制定了基于國標的發(fā)端系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)的框架及各模塊的接口定義。 3.調(diào)整和改進了3780點IFFT OFDM調(diào)制模塊及滾降濾波器模塊的FPGA設計并驗證。 4.完成了擾碼器、前向糾錯編碼、符號星座映射、符號交織、系統(tǒng)信息復用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理、同步PN頭插入、以及信號成形4倍插值滾降濾波器等功能模塊的FPGA設計和驗證。 5.在系統(tǒng)級連調(diào)試中，利用各模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點，優(yōu)化系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)。 6.完成了整個發(fā)射端系統(tǒng)FPGA部分的調(diào)試、分析和驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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