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摘要：現(xiàn)代電機控制的發(fā)展在提高性能、降低損耗、減少成本和其它不斷出現(xiàn)的新的技術(shù)指標(biāo)及特殊應(yīng)用上的要求越來越高，因此有許多新的復(fù)雜的控制算法產(chǎn)生，交流電機有許多直流電機所沒有的優(yōu)點，但是寸于交流電機的控制相對直流電機更為困難，而DSP的應(yīng)用使得交流電機控制系統(tǒng)無論是在結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、成本和效率上都有很大改觀。本文結(jié)合了交流感應(yīng)電機的速度控制中較為有效的控制方法即磁場導(dǎo)向控制（FOC）理論和T1公司的DSP控制器TMS320LF2407介紹了DSP在電機閉環(huán)控制中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電機控制磁場定向理論DSP矢量控制1引言交流感應(yīng)電機因為其很多優(yōu)點如結(jié)構(gòu)牢固，運行穩(wěn)健可靠，成本低廉和高效率等而被廣泛使用，但是交流電機的可控制性不如直流電機，而在很多應(yīng)用中有如精確定位、轉(zhuǎn)距控制、速度控制等要求。為了實現(xiàn)這些功能和提高控制精度，需要采用閉環(huán)控制系統(tǒng)和采用較為復(fù)雜、有效的控制算法，這些復(fù)雜的控制方法中包含了大量的數(shù)據(jù)運算及系統(tǒng)的適時性要求，對微處理器運算能力和速度要求更高。傳統(tǒng)方法在成本和性能上已經(jīng)很難滿足人們的要求。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理器的（DSP）應(yīng)用解決了處理器的運算能力和速度問題。一些電機控制專用DSP如TI的TMS320LF2407，其中集成了電機控制的許多必要的外圍器件，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制發(fā)生器和一些專用邏輯電路，給開發(fā)更高性能價格比的控制系統(tǒng)帶來極大方便。
標(biāo)簽： dsp foc控制算法 交流電機調(diào)速控制系統(tǒng)
上傳時間： 2022-06-26
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矢量控制（FOC）基本原理一、基本概念1.1模型等效原則交流電機三相對稱的靜止繞組A、B、C，通以三相平衡的正弦電流時，所產(chǎn)生的合成磁動勢是旋轉(zhuǎn)磁動勢F，它在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速o1（即電流的角頻率）順著A-B-C的相序旋轉(zhuǎn)。這樣的物理模型如圖1-1a所示。然而，旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非要三相不可，單相除外，二相、三相、四相……等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，當(dāng)然以兩相最為簡單。圖1-1b中繪出了兩相靜止繞組a和β，它們在空間互差90°，通以時間上互差90°的兩相平衡交流電流，也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢F。再看圖1-1c中的兩個互相垂直的繞組M和T，通以直流電流in和i，產(chǎn)生合成磁動勢F，如果讓包含兩個繞組在內(nèi)的整個鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則磁動勢F自然也隨之旋轉(zhuǎn)起來，成為旋轉(zhuǎn)磁動勢。把這個旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小和轉(zhuǎn)速也控制成與圖1-1a一樣，那么這三套繞組就等效了。
上傳時間： 2022-06-30
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FOC的控制核心——坐標(biāo)變換■坐標(biāo)系口一定子坐標(biāo)系（靜止）一A-B-C坐標(biāo)系（三相定子繞組、相差120度）一a-β坐標(biāo)系（直角坐標(biāo)系：a軸與A軸重合、β軸超前a軸90度）口一轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系（旋轉(zhuǎn)）-d-q坐標(biāo)系（d軸一轉(zhuǎn)子磁極的軸線、q軸超前d軸90度）口一定向坐標(biāo)系（旋轉(zhuǎn)）M-T坐標(biāo)系（M軸固定在定向的磁鏈?zhǔn)噶可希琓軸超前M軸90度）轉(zhuǎn)子磁場定向控制一-M-T坐標(biāo)系與d-q坐標(biāo)系重合FOC的控制核心——SVPWM■空間矢量口根據(jù)功率管的開關(guān)狀態(tài)（上管導(dǎo)通是“1"，關(guān)閉是“0"）定義了8個空間矢量。其中000和111是零矢量。■扇區(qū)口空間矢量構(gòu)成6個扇區(qū)口確定Vref位于哪個扇區(qū)，才能知道用哪對相鄰的基本電壓空間矢量去合成Vref。■參考電壓矢量合成口利用基本電壓空間矢量的線性時間組合得到定子參考電壓Vref。■七段式SVPWM，由3段零矢量和4段相鄰的兩個非零矢量組成。3段零矢量分別位于PWM的開始、中間和結(jié)尾。■非零電壓空間矢量能使電機磁通空間矢量產(chǎn)生運動，而零電壓空間矢量使磁通空間矢量靜止
標(biāo)簽： foc
上傳時間： 2022-06-30
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簡介設(shè)計者根據(jù)對環(huán)境的需求，希望能不斷開拓高級電機控制技術(shù)，用以制造節(jié)能空調(diào)、洗衣機和其他家用電器產(chǎn)品。到目前為止，較為完善的電機控制解決方案通常僅用作專門用途。然而，新一代數(shù)字信號控制器（Digital Signal Controller，DSC）的出現(xiàn)使得性價比高的高級電機控制算法最終成為現(xiàn)實。例如，空調(diào)需要能夠?qū)囟茸鞒隹焖夙憫?yīng)以迅速改變電機的轉(zhuǎn)速。因此，我們需要高級電機控制算法，以制造出更加節(jié)能的靜音設(shè)備。在這種情況下，磁場定向控制（Field Oriented Control，F(xiàn)OC）脫穎而出，成為滿足這些環(huán)境需求的主要方法。本應(yīng)用筆記討論了使用Microchip dsPIC2 DSC系列對永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）進(jìn)行無傳感器FOC的算法。
上傳時間： 2022-06-30
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通過本課程學(xué)習(xí)，您將：-了解一些目前最新的電機控制設(shè)計解決方案一了解一種新的永磁同步電機（PMSM）無傳感器磁場定向控制（FOC）算法-了解如何查找更多關(guān)于該算法的信息PMSM概述PMSM的FOC控制無傳感器技術(shù)DMCI介紹——一種有用的工具演示1：整定PI參數(shù)演示2：整定無傳感器控制參數(shù)回顧，答疑（Q&A）PMSM概述-PMSM應(yīng)用-PMSM與BLDC的比較-PMSM結(jié)構(gòu)-PMSM特性-PMSM操作高效率和高可靠性設(shè)計用于高性能伺服應(yīng)用可實現(xiàn)有/無位置編碼器的運行方式比ACIM體積更小、效率更高、重量更輕采用FOC控制可實現(xiàn)最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩輸出平滑的低速和高速運行性能較低的噪聲和EMI從其發(fā)展歷史來看，兩種電機發(fā)源于不同的領(lǐng)域轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機理相同BLDC是PMBDC的一個派生詞PMSM表示一個勵磁磁場由PM提供的AC同步電機控制方法不同（六步控制與FOC）
標(biāo)簽： 傳感器 pmsm 馬達(dá) foc控制
上傳時間： 2022-06-30
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簡化BLDC馬達(dá)設(shè)計的FOC控制技術(shù)
標(biāo)簽： bldc 馬達(dá)設(shè)計 foc控制
上傳時間： 2022-07-20
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電動摩托車具有零排放、低噪聲等優(yōu)點，是真正的綠色環(huán)保輕型交通工具，它以方便j快捷等特點被越來越多的人們所接受，成為大中城市公共交通的理想補充。而無刷直流電動機以其控制簡單、可靠性高、輸出轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，被大量地用作電動摩托車驅(qū)動電機。本文主要研究基于AVR單片機的電動摩托車控制技術(shù)。 首先，分析了電動摩托車的發(fā)展趨勢，以及無刷直流電動機能在電動摩托車驅(qū)動領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的原因，并探討了電動摩托車無刷直流驅(qū)動電機的控制方法。 其次，在分析無刷直流電動機工作原理的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了無刷直流電動機的數(shù)學(xué)模型，確立了通過PWM調(diào)節(jié)改變電樞電壓的大小來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的控制策略。 第三，采用ATMEL公司的ATmega88單片機為控制核心，設(shè)計了包括電流檢測與保護(hù)、位置信號檢測、功率開關(guān)管驅(qū)動、電源轉(zhuǎn)換和電壓采樣與欠壓保護(hù)等一系列硬件電路，充分利用了ATmega88單片機成本低、功能豐富、運算能力強等優(yōu)點，簡化了控制電路，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，降低了控制成本。 第四，采用C語言編寫了控制程序，完善了控制功能，實現(xiàn)了軟、硬件控制方法的結(jié)合。使用ICC-AVR集成開發(fā)環(huán)境和SL-ISP在線編程，降低了開發(fā)成本；采用模塊化設(shè)計方法設(shè)計控制程序，提高了程序的可維護(hù)性。完成的功能模塊主要包括啟動與換相模塊、電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊、過電流與堵轉(zhuǎn)保護(hù)模塊、欠電壓保護(hù)模塊和定速巡航模塊等。 最后，對開發(fā)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對實驗結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，控制系統(tǒng)運行可靠、實時性好，證明ATmega88單片機適合用作電動摩托車驅(qū)動電機的控制芯片。
上傳時間： 2013-05-20
上傳用戶：lanhuaying
隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及新的電機控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速性能日益提高。變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使交流調(diào)速系統(tǒng)有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢。但是國民經(jīng)濟的快速發(fā)展要求交流變頻調(diào)速系統(tǒng)具有更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度，一般的通用變頻器已經(jīng)不能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，而交流電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)能夠很好的滿足這個要求。矢量控制(Field Oriented Control)，能夠?qū)崿F(xiàn)交流電機電磁轉(zhuǎn)矩的快速控制，本文對三相交流異步電機的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析，以高性能數(shù)字信號處理器為硬件平臺設(shè)計了基于DSP的三相交流異步電機的矢量控制系統(tǒng)，并分析了逆變器死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生，實現(xiàn)了逆變器死區(qū)的補償。 本文介紹了交流調(diào)速及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速的方案以及國內(nèi)外對矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并利用轉(zhuǎn)子磁場定向的方法，對該模型進(jìn)行分析，設(shè)計了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器，以實現(xiàn)交流電機電流量的有效解耦，得到定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量。仿照直流電機的控制方法，設(shè)計了矢量控制算法的電流與速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。設(shè)計了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了矢量控制算法，論述了電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)的原理和方法，并對其進(jìn)行了改進(jìn)。最后對逆變器的死區(qū)進(jìn)行了補償。 實驗表明基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制(FOC)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，電流解耦方便，動態(tài)性能好，精度較高，能夠基本滿足現(xiàn)代交流電機控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和速度要求。
上傳時間： 2013-05-24
上傳用戶：李彥東
混合動力電動汽車(HEV)作為降低城市汽車尾氣污染、減少油耗和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的行業(yè)新技術(shù)，前景十分廣闊，日益受到人們的關(guān)注，其開發(fā)也成為新的熱點。驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)是HEV的核心部分，其性能的優(yōu)劣很大程度上決定了車輛的動態(tài)性能，因此對其進(jìn)行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。 本文主要研究混合動力車用交流驅(qū)動電機控制系統(tǒng)，以高性能的數(shù)字信號處理器(DSP)為核心，采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制(FOC)算法，設(shè)計了一種基于DSP的交流驅(qū)動電機控制器。主要研究內(nèi)容如下： 首先，在分析國內(nèi)外研究狀況和比較幾種常用驅(qū)動電機的基礎(chǔ)上，結(jié)合HEV對驅(qū)動電機的特性要求，選擇交流異步電機作為HEV的驅(qū)動電機和基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制技術(shù)作為系統(tǒng)開發(fā)方案。 其次，以交流異步電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)建立了轉(zhuǎn)子磁鏈位置的電流計算模型，實現(xiàn)交流電機轉(zhuǎn)矩和勵磁電流分量的有效解耦。結(jié)合矢量控制理論及電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)給出了混合動力車用驅(qū)動電機矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 最后，以一臺5kw異步電機作為控制對象，搭建了系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)控制電路以TMS32OLF2407A DSP為核心，由電流、電壓及速度等檢測模塊和CAN總線通信模塊組成。系統(tǒng)以CCS2集成開發(fā)環(huán)境為平臺，采用匯編語言編程，設(shè)計了基于DSP的矢量控制具體的軟件實現(xiàn)方法，實現(xiàn)了全數(shù)字化的HEV驅(qū)動電機矢量控制系統(tǒng)。論文給出了驅(qū)動電機運行的調(diào)試結(jié)果并進(jìn)行了分析。 實驗表明該控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快，電壓利用率高，動態(tài)性能好，能夠滿足HEV對驅(qū)動電機動態(tài)和靜態(tài)性能的要求，對開發(fā)出低成本、高性能的電機驅(qū)動控制系統(tǒng)具有實用價值。
上傳時間： 2013-07-06
上傳用戶：banyou
繞組勵磁同步電機具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)大功率場合獲得了廣泛應(yīng)用，因此研究和開發(fā)高性能的繞組勵磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟價值和社會效益。目前開發(fā)高性能繞組勵磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)所采用的控制方案主要有兩種：一種是直接轉(zhuǎn)矩控制（DTFC）；另一種是磁場定向矢量控制（FOC）。繞組勵磁同步電機的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡單，物理概念清晰，電流、轉(zhuǎn)矩波動小，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，易實現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點。因此，在交流傳動領(lǐng)域中，越來越受到學(xué)者的關(guān)注。但是，無論在國內(nèi)還是國外，交直交型繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的研究還缺乏全面深入的理論研究，還沒有建造起矢量控制系統(tǒng)的理論體系構(gòu)架。本文對繞組勵磁同步電機矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論探討，并進(jìn)行了詳細(xì)的實踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅實的基礎(chǔ)。本論文主要研究內(nèi)容如下： @@ 通過廣泛的查找文獻(xiàn)，對幾種常見的同步電機傳動系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，分析了同步電機變頻調(diào)速原理，在此基礎(chǔ)上，講述了無傳感器技術(shù)在同步電機中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無傳感器技術(shù)主要有兩大類：基于基波量的檢測方法和基于外加信號的激勵法。隨后，對轉(zhuǎn)子初始位置的估計進(jìn)行了綜述，其方法有：基于電機定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計，高頻信號注入法，基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計法和基于相電感計算法等。繞組勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置估計的研究還很少。 @@ 對繞組勵磁同步電機矢量控制的理論進(jìn)行了全面深入地研究，建立起矢量控制的理論體系構(gòu)架。 @@ 首先，基于磁勢等效原理，將三相靜止交流信號等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號，將交流電機等效為直流電機進(jìn)行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上，得到凸極同步電機轉(zhuǎn)子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運動方程。根據(jù)上述方程，繪出dq軸的等值電路及矢量圖，得到狀態(tài)空間描述的dq軸數(shù)學(xué)模型。 @@ 其次，根據(jù)模型參考自適應(yīng)原理，對同步電機轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計。忽略同步電機d軸阻尼繞組的作用，取同步轉(zhuǎn)速為零，得到同步電機αβ靜止坐標(biāo)系下 的數(shù)學(xué)模型。將不含有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的方程作為參考模型，將含有轉(zhuǎn)速參數(shù)的方程作為可調(diào)模型，根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理，對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，設(shè)計磁通觀測器來估計轉(zhuǎn)子磁通，實現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測器采用降維觀測器，僅對轉(zhuǎn)子磁通分量進(jìn)行重構(gòu)，并通過極點配置算法，合理配置觀測器的極點，使觀測器滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，達(dá)到磁通觀測的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調(diào)制算法。從空間矢量的基本概念入手，深入分析了定子三相對稱電壓與空間電壓矢量之間的關(guān)系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個有效開關(guān)狀態(tài)矢量，這六個開關(guān)矢量和兩個零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量，去逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場。其次，根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū)，選擇相鄰有效開關(guān)矢量，在伏秒平衡的法則下，計算各有效開關(guān)矢量的作用時間。并且，探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過渡問題，定性分析了空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的性能。最后，根據(jù)每個扇區(qū)中開關(guān)矢量作用時間，采用軟件構(gòu)造法，在TMS320LF2407A硬件上實現(xiàn)了SVPWM。實驗結(jié)果表明，該算法簡單易實現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線的電壓利用率，具有在低頻運行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點。 @@ 空間矢量過調(diào)制算法的研究。在上述線性調(diào)制的基礎(chǔ)上，提出一種基于電壓空間矢量的過調(diào)制方法。過調(diào)制區(qū)域根據(jù)調(diào)制度分成兩種不同的模式，分別為模式Ⅰ（0．907
上傳時間： 2013-07-25
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