以“混合式步進電動機驅動控制系統設計”和“電動座椅控制系統設計”作為實際應用背景,分析了兩種不同種類電動機的原理特性和控制方法,闡述了這兩個系統的開發過程,研究了單片機在這兩個系統中的應用,進一步挖掘了單片機在電機運動控制領域中的應用潛力。 文中分兩個部分分別對這兩個系統進行了介紹。在混合式步進電動機驅動控制系統部分,介紹了步進電動機的運行特性和控制方法,建立了仿真模型并對步進電動機各主要的運行特性進行了仿真研究,著重敘述了步進電動機多步距角控制、斬波恒流控制和升降頻控制等控制功能,以及上位機控制軟件的實現過程。電動座椅控制系統部分,首先闡述了無刷直流電動機的運行特性,建立了仿真模型并對先進PID控制方法在無刷直流電動機中的應用進行了仿真研究,著重闡述了位置記憶功能的實現過程。 實驗結果表明,系統硬件和軟件設計合理可行,圓滿的完成了既定的開發任務,實現了所有的預定功能,且運行性能良好。混合式步進電動機驅動控制系統可以通過上位機和控制面板分別控制,可以驅動不同種類的步進電動機且具備多種控制功能。電動座椅控制系統將無刷直流電動機應用到了電動座椅領域,且實現了電動座椅的智能化。這些也正是本文的創新之處。另外,結構化的硬件設計方法及模塊化的軟件設計法使得系統具有較好的通用性和可擴展性。
上傳時間: 2013-05-26
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論文分析了混合式步進電動機的工作原理和運行特性。采用簡化的磁網絡模型,推導了建立二相混合式步進電機數學模型的關系式。并對步進電機的多種驅動技術進行了詳細的研究,著重分析和論述了正弦脈寬調制細分驅動技術。文中對整個系統的結構、硬件電路設計及驅動軟件編程進行了研究和實現,并給出了系統性能實驗結果。 步進電機的使用離不開步進電機驅動器,驅動器的優劣影響著步進電機的運行性能。傳統的驅動方式側重于使步進電機繞組電流以盡可能短的時間上升到額定值,以提高電機高速運行時的轉矩,一般步距角較大,且造成低速運行時的振動和噪聲加大。針對此問題,開發出一種新型的基于單片機的多細分二相混合式步進電機驅動器。該驅動器以二相混合式步進電動機的靜態和動態運行特性為出發點,主要分為數字控制部分、GAL片邏輯綜合信號處理單元、SG3525恒流控制電路、驅動功放電路、過流保護及反饋電路和系統供電電源模塊等。采用專用集成芯片和可編程邏輯器件,以8位單片機AT89C51為控制核心,實現恒流控制、正/反轉運行、過流保護和多檔位細分等功能。在器件選型和軟、硬件設計方面兼顧了性能與成本等因素,性價比較高且通用性強。 該驅動器樣機已完成制作并進行了聯調測試,文中給出了測試結果并對所測波形進行了分析。實驗結果表明,系統硬件和軟件設計合理可行,各項技術指標均達到了設計要求。它與混合式步進電動機配套可以明顯地改善步進電動機的運行性能,拓寬其應用領域。
上傳時間: 2013-06-07
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本文系統地論述了應用單片機開發步進電動機二維運動控制器的方法。該二維運動控制器的樣品已經研制出來,經過實際運行測試,達到了設計要求,既能實現兩軸獨立運動控制,又能靈活方便地進行聯動控制。由于控制軟件對步進電動機采用了適當的自動調速方案,使得電機在運動過程中沒有失步現象,運行平穩,定位精度高,重復定位性好。 本文所完成的主要工作有:(1)步進電動機驅動電路的研究。(2)系統控制方案設計。(3)硬件系統設計。單片機的選擇、串行通信等電路設計。(4)軟件系統設計。該控制器重點在于步進電動機的驅動電路硬件與控制軟件的設計,以及上下位機串口通信的實現。本設計的控制環節由AT89S52單片機和環形分配器PMM8713構成,單片機采用RS-485標準的串口通信與上位機進行通信,利用PMM8713產生步進電動機運行和正反轉的控制信號。驅動環節采用UC3842實現恒流驅動,給出特定的脈沖驅動信號,驅動功率管進行開通和關斷,使步進電動機按照規定的軌跡和速度運行。軟件部分由上位機軟件和下位機軟件共同組成。上位機軟件用Visual Basic編制,界面友好,下位機軟件用單片機匯編語言編制。上位機輸入的指令經編譯生成相應的目標代碼并通過計算機串口發送到下位機中。下位機的功能:一是接收來自上位機的數據和命令;二是根據上位機發送的命令執行相應的動作;三是向上位機發送有關提示信息。 該控制系統在設計方面具有如下特點: 1.采用內部時鐘方式產生步進電動機的驅動脈沖,而沒有采用高速脈沖發生器等外部方式,用軟件來實現,從而降低硬件成本。 2.硬件設計方面,盡可能地選擇了標準化、模塊化的電路,從而提高了設計的成功率和結構的靈活性。 3.盡可能選用了功能強、集成度高、通用性好、市場貨源充足的電路或芯片。 控制器硬件結構簡單,成本低廉,控制可靠,功能強大,使用方便,因而具有十分廣闊的應用前景。
上傳時間: 2013-05-16
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隨著能源危機日趨嚴重,新能源的開發與節能技術的研究日趨迫切,而新型儲能元件—超級電容器的應用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲能器件,超級電容器擁有其它儲能器件無法比擬的優點—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長。但由于其額定電壓很低,一般為1V~3V,因此使用時需多節串聯以達到實用電壓值,而電容單體參數不一致必然導致單體電壓不平衡。長此以往,勢必嚴重影響超級電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級電容器結構與工作原理入手,詳細闡述了其各種特性,分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路,確定了適合能量回收系統中超級電容組的電壓均衡策略,提出了如下兩種方法: 一種是運用飛渡電容轉移能量的思想,在飛渡電容與超級電容器之間加入DC/DC變換器,對超級電容器恒流充放電,保證了電壓均衡電路快速性。 針對超級電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問題,本文采用了新型開關電源芯片LTC3425及LTC3418實現了恒流輸出,仿真及試驗結果驗證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法,該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級電容器串聯組平均電壓值,使得對低于平均電壓值的超級電容器充電非常方便。此方法以較低成本實現了電壓均衡目的,并通過仿真和試驗驗證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量內部轉移來完成電壓均衡,達到了較高的均衡效率,適合用于能量回收系統中超級電容組的電壓均衡。
上傳時間: 2013-06-08
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在能源日漸枯竭、環境污染日益嚴重的今天,太陽能作為一種新興的綠色能源,以其取之不竭、用之不盡、無污染等優點,受到人們越來越多的重視。作為太陽能利用的一種有效方式,光伏發電技術得到了迅速地發展。 光伏充電控制系統是光伏發電系統中重要的組成部分,光伏電池將太陽能轉變為電能,蓄電池將轉化出來的電能儲存起來,充電控制系統在該過程中起著樞紐作用。本文以光伏充電控制系統作為研究對象,從系統的參數選擇、拓撲結構、控制策略、最大功率跟蹤及蓄電池的保護等方面作了詳細的分析和研究。論文主要工作如下: 1)本文詳細介紹了最大功率點跟蹤技術在光伏充電系統中的應用,分析和比較了常用的最大功率點跟蹤方法的優缺點,討論了一種改進的MPPT算法--“山峰”逼近法。與原有的跟蹤方法相比,該方法具有良好的啟動特性,最大功率點跟蹤精度、系統對外界條件變化的響應速度和運行的穩定性都有一定的提高。仿真結果表明這種算法能夠準確地找到最大功率點。 2)通過對蓄電池充電特性和常用充電方法的分析,制定了本文所采用光伏充電方法,其充電過程分為最大功率充電、恒壓充電和浮充電三種狀態。該方法綜合了恒流充電快速、安全的優點和恒壓充電能夠控制過充電以及在浮充狀態保持電池100%電量的優點。 3)分析和比較了不同光伏充電控制系統的結構、性能和特點,確定采用Buck拓撲作為智能光伏充電系統的主電路結構,該電路結構簡單,運行可靠,可以滿足最大功率跟蹤和光伏充電的要求。給出了該系統主電路、控制電路各元件參數的選擇和系統的軟件設計流程圖。 4)根據前面的理論研究,本文設計制作了智能光伏充電控制系統的實驗樣機,并進行了實驗研究,獲得了良好的實驗結果。
上傳時間: 2013-07-20
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傳統開環運行的三相混合式步進電動機驅動系統中存在著振蕩和失步等不足之處。本文針對這種情況,通過對理想化三相混合式步進電動機數學模型的分析,把三相混合式步進電動機視為一種低速同步電動機。同時,結合電流跟蹤型PWM控制方式及恒流斬波驅動的工作原理,設計了基于數字信號處理器TMS320F2812的全數字三相混合式步進電動機正弦波細分驅動系統。 首先,本文從三相混合式步進電動機的數學模型出發,對步進電動機的細分驅動方式進行了研究,分析了步進電動機連續均勻旋轉的工作機理。然后分析了步進電動機的運行特性及細分控制的必要性,進而分析了細分驅動對改善步進電動機運行性能的作用,并針對細分運行的一些不足之處,提出了均勻細分恒轉矩控制的方案。理論分析表明,在混合式步進電動機的三相定子繞組中通以互差120°的正弦波電流時,可得到類似同步機的轉矩特性,使電動機均勻旋轉。 本系統硬件電路以TMS320F2812為核心,采用正弦波細分和電流跟蹤型脈寬調制(PWM)技術實現三相混合式步進電動機的細分控制,使三相定子繞組電流嚴格跟蹤電流給定信號變化。應用IR公司的IR2130集成驅動芯片進行了步進電動機驅動系統的功率驅動環節的設計,節省了板上空間,減小了裝置體積。同時從裝置可靠性出發,設計了一套安全可靠的硬件保護電路。 實驗結果表明,本文所設計的三相混合式步進電動機正弦波細分驅動器具有優良的控制性能。細分運行時減弱了混合式步進電動機的低速振動和噪聲,使電動機運行平穩,并改善了其低頻運行性能。
上傳時間: 2013-06-27
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蓄電池作為一種儲能設備,廣泛應用于國民經濟的各個部門。近幾年來,電動汽車行業迅速發展,對于純電動汽車蓄電池是唯一的動力源,需要定期的滿充滿放的維護來提高電池性能,同時測量電池實際安時數。蓄電池的充放電技術與蓄電池相伴而生,與蓄電池的發展和應用有著密切的關系。充放電系統性能直接影響著蓄電池的技術狀態,使用壽命,并決定著放電時對電網污染的程度。 目前,大功率蓄電池充放電系統仍大量采用晶閘管移相控制技術,該技術具有技術成熟,價格低廉的優點,但網側功率因數低,對電網的污染大。而消除電網諧波污染、提高功率因數是電力電子領域研究的重大課題之一。本文為大功率鋰離子蓄電池充放電設計的系統采用電壓型PWM整流器和雙向DC/DC變換器的結構,在實現能量雙向流動的同時,實現網側電流波形的正弦化控制,具有節能,對電網污染小等優點。 本文設計了主電路參數并在MATLAB/Simulink環境下進行了仿真。本文還提出了以MC9S12D64為核心的雙向DC/DC變換器控制板和控制器的硬件、軟件的完整的設計方案。充電采用恒流充電和恒壓充電相結合的控制策略,實現單體電池電壓控制,提高了充放電控制性能和安全性。充放電系統樣機測試結果表明:滿載時,系統效率80%以上,功率因數99%以上,諧波含量5%以下,滿足設計要求,驗證了系統設計的可行性。
上傳時間: 2013-06-27
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電梯在垂直升降的過程中,由于功率變化范圍很大,節能潛力巨大。本文主要工作在于結合電梯系統的特點,對超級電容儲能系統中超級電容容量需求及其他相關參數的設置進行詳細討論。也對與之配套的雙向DC/DC變換器進行研究。 本文在研究了電梯系統的結構和運行特點的基礎上,對其運行過程中能量狀態的變化進行了詳細分析,得到了儲能裝置中超級電容器容量的計算方法,并在此基礎上,根據超級電容器容量需求與系統前級雙向整流器功率的關系,提出了一套簡單有效的能量管理方案,減少了儲能裝置中超級電容器的容量需求。并且對于超級電容容量設置給出了一般的原則。 儲能裝置與系統直流母線之間需要雙向變換器進行能量傳遞,本文對于各種雙向直流變換器拓撲的優缺點進行了比較,結合在超級電容儲能裝置中的具體應用需要,得出BUCK/BOOST型變換器更適合本文中的應用。 本文為儲能裝置設計了基于DSP(數字信號處理器)全數字控制的具有多種工作方式的雙向DC/DC變換器的小功率樣機,在電容器放電時,以恒流模式向直流母線輸送能量;在電容器充電時,以分段恒流模式或恒壓模式進行充電。文中給出了詳細的硬件電路以及數字控制部分的設計過程,并通過實驗進行了驗證。
上傳時間: 2013-04-24
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焊有元件的印制電路板在線測試是印制電路板生產過程中的一個重要環節,關系著整個電子產品的質量。本文在深入研究國內外印制電路板自動測試技術的基礎上,結合當前先進的電子技術,設計出一套高性能,低價位,小體積,便于攜帶和操作的印制電路板在線測試儀。 本文設計的在線測試儀系統包括控制器電路、信號發生電路、信號采集電路、元件測試電路、USB通信電路和開關矩陣電路等,其中控制器電路是以FPGA可編程控制芯片為核心,負責控制下位機其它所有電路的正常工作,并實現與上位機間的通信。 針對模擬元件的測試,本文首先探討了對印制電路板上模擬元件測試時的隔離原理,繼而詳細闡述了電阻、電容(電感)、二極管、三極管、運算放大器等的測試方法,并分別設計了硬件測試電路。因為測試時需向被測元件施加測試激勵信號,本文設計并完成了一信號發生電路,可輸出幅值可調的直流恒壓源信號和直流恒流源信號、幅值和頻率都可調的交流信號。 針對數字器件的測試,本文將數字器件分為兩種,一種為具有邊界掃描功能單元的器件,另一類為非邊界掃描器件,并分別對兩種類型的數字器件的測試原理和方法進行了詳細的描述,在文中給出了相關的硬件測試電路圖。 本設計中,所有測試激勵信號經測試電路后輸出的測試結果都是直流電壓信號,所以本文設計了一通用信號采集電路來完成對測試結果的取樣。本文還設計了開關矩陣電路,用于將被測印制電路板上的元件接入到測試電路中。對通信電路的設計,本文采用USB通信方式與上位機進行有效的數據交換,并通過USB接口芯片完成了硬件電路的設計。 在軟件方面,本文采用NiosⅡ C語言完成所有軟件設計,以協助硬件部分來完成對印制電路板的測試工作。 本文已完成各部分電路試驗及系統聯調,試驗證明設計達到了項目預定要求。
上傳時間: 2013-08-02
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一些使用的電路圖欣賞
上傳時間: 2013-06-03
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