本文以負(fù)載周期性交化而轉(zhuǎn)速基本不變類負(fù)載的輕載調(diào)壓節(jié)能控制器為研究對象。研究了以異步電動機(jī)的調(diào)壓節(jié)能原理、控制策略、觸發(fā)脈沖的選擇、調(diào)壓過程振蕩現(xiàn)象的原因、解決方案、動態(tài)仿真模型等關(guān)鍵技術(shù)。 本文研究成果主要包括以下幾個(gè)方面： 1.利用解析法分析了負(fù)載周期變化的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)壓節(jié)能原理,得到了異步電動機(jī)的調(diào)壓特性曲線,指出了幾種控制方法的本質(zhì)是一定負(fù)載范圍內(nèi)的恒轉(zhuǎn)差率控制。比較了負(fù)載轉(zhuǎn)矩對幾種控制方法的控制范圍、節(jié)能效果的影響并且通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。同時(shí)分析了風(fēng)機(jī)水泵的調(diào)壓特性,為異步電動機(jī)的節(jié)能控制器的方案設(shè)計(jì)以及為分析實(shí)際控制中遇到的問題打下理論基礎(chǔ)。 2.設(shè)計(jì)了晶閘管調(diào)壓的主電路、選擇晶閘管及其相應(yīng)的保護(hù)器件,通過實(shí)驗(yàn)和仿真對比分析了雙窄脈沖和寬脈沖觸發(fā)板在電動機(jī)周期變化負(fù)載調(diào)壓時(shí)的差別。設(shè)計(jì)了以ARM7/LPC2214為控制器的硬件電路原理圖、PCB、液晶顯示器、串口通信、節(jié)能控制等部分的軟硬件的調(diào)試,為實(shí)驗(yàn)和控制算法的實(shí)現(xiàn)作了鋪墊。 3.通過實(shí)驗(yàn)和仿真,分析了以電源電壓為同步信號的三相晶閘管調(diào)壓過程產(chǎn)生電流振蕩的影響因素,即負(fù)載轉(zhuǎn)矩,移相觸發(fā)角的大小,電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量,負(fù)載的性質(zhì)。說明了電壓同步信號觸發(fā)方式的適用范圍,分析引起電流振蕩的本質(zhì),提出了以電流為同步信號的解決方案,為實(shí)現(xiàn)異步電動機(jī)調(diào)壓節(jié)能的動態(tài)控制算法掃清了障礙,提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度。 4.建立了基于MATLAB/SimuLink節(jié)能控制系統(tǒng)動態(tài)仿真模型,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)動態(tài)跟蹤負(fù)載變化自動調(diào)整電機(jī)的端電壓,提高電機(jī)在空載和輕載時(shí)的效率和功率因數(shù),驗(yàn)證了理論分析的正確性。 5.通過實(shí)驗(yàn)靜態(tài)地分析了調(diào)壓后電機(jī)的節(jié)能效果。
標(biāo)簽： 異步電動機(jī) 調(diào)壓 節(jié)能控制
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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矢量變換控制的異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種高性能的調(diào)速系統(tǒng)，已經(jīng)在許多需要高精度、高性能的場合中得到應(yīng)用。以矢量變換為基礎(chǔ)的許多控制方法，諸如無速度傳感器控制、自適應(yīng)控制等正在發(fā)展中。本文對異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了研究，利用異步電動機(jī)在二相同步旋轉(zhuǎn)MT坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)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(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。在開環(huán)控制系統(tǒng)的仿真中，推導(dǎo)出一種異步電動機(jī)在MT坐標(biāo)系下的仿真模型，該模型具有結(jié)構(gòu)簡單、靜態(tài)、動態(tài)性能良好的特點(diǎn)，同時(shí)這個(gè)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(shè)計(jì)了一個(gè)速度、磁鏈閉環(huán)的電流滯環(huán)型PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)，并且使這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)在SimuLink中加以實(shí)現(xiàn)。本文同時(shí)還應(yīng)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(zhuǎn)速子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子磁鏈子系統(tǒng)，兩個(gè)子系統(tǒng)中的速度調(diào)節(jié)器和磁鏈調(diào)節(jié)器可按線性理論設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果證明這兩個(gè)變頻調(diào)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(diào)速系統(tǒng)中。
標(biāo)簽： MatiabSimuLink 異步電動機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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有源電力濾波器是一種新型諧波，無功補(bǔ)償裝置。和傳統(tǒng)無源的補(bǔ)償裝置相比，有源電力濾波器具有很大的優(yōu)勢，可以對諧波，無功以及負(fù)序電流實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的補(bǔ)償。因此，有源電力濾波器得到了廣泛的研究，并開始進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的高速發(fā)展，以全數(shù)字化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的有源電力濾波器必將成為電力電子技術(shù)中新的研究熱點(diǎn)。 本論文闡述了諧波抑制的背景和目的以及國內(nèi)外諧波抑制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，深入分析、比較了目前常用的有源濾波器的結(jié)構(gòu)和工作原理，本論文探討了單相系統(tǒng)的諧波檢測算法的各種方案及其特點(diǎn)，選用負(fù)荷電流基波有功分量法對諧波電流進(jìn)行檢測。該方法結(jié)構(gòu)簡單，不僅適用于單相系統(tǒng)而且適用于三相系統(tǒng)。本文對單相有源電力濾波器進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì)，對各硬件部分實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了具體的介紹，并給出了實(shí)現(xiàn)原理圖。軟件設(shè)計(jì)部分給出了主要程序的設(shè)計(jì)流程圖。以上設(shè)計(jì)方案在MATLAB 仿真軟件包的SimuLink 環(huán)境下進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果證實(shí)了本文設(shè)計(jì)的有源電力濾波器的正確性和諧波補(bǔ)償?shù)膶?shí)時(shí)性。 在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812 DSP 控制的單相并聯(lián)型電力有源濾波器，研制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，對并聯(lián)型有源電力濾波器進(jìn)行了初實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本論文采用的負(fù)載電流基波有功分量算法能夠?qū)崟r(shí)，準(zhǔn)確地提取出諧波和無功分量，同時(shí)也表明，這種基于TMS320F2812 DSP 的單相有源電力濾波器具有優(yōu)良的諧波補(bǔ)償特性。
上傳時(shí)間： 2013-06-19
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該文以籠型轉(zhuǎn)子型式的無刷雙饋電機(jī)為對象,對無刷雙饋電機(jī)的運(yùn)行原理、設(shè)計(jì)理論和控制方法等方面進(jìn)行了深入的研究,最后研究了智能控制在無刷雙饋電機(jī)上的應(yīng)用.主要包括以下幾方面: 1.介紹了無刷雙饋電機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展概況和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀. 2.研究了無刷雙饋電機(jī)的原型及發(fā)展,基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理.建立無刷雙饋電機(jī)的穩(wěn)態(tài)方程,推導(dǎo)出其功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式,探討了無刷雙饋電機(jī)的特性. 3.在運(yùn)行原理和特性分析的基礎(chǔ)上研究了無刷雙饋電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn),確立無刷雙饋電機(jī)的設(shè)計(jì)原則,編制無刷雙饋電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)程序,據(jù)此研制了無刷雙饋電機(jī)樣機(jī).并進(jìn)行了樣機(jī)試驗(yàn). 4.對無刷雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo),建立了無刷雙饋電機(jī)的網(wǎng)路模型、轉(zhuǎn)子速模型、同步速模型.構(gòu)建了無刷雙饋電機(jī)的SimuLink仿真模型.并對其進(jìn)行仿真分析. 5.在比較無刷雙饋電機(jī)傳統(tǒng)控制策略后,提出適于無刷雙饋電機(jī)的智能控制方法.建立了功率因數(shù)模糊控制系統(tǒng).
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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由于目前尚未有文獻(xiàn)對以上三類控制器進(jìn)行詳細(xì)的研究比較,因此該文利用MATLAB中SimuLink的模塊函數(shù)建立了以上三類滯環(huán)電流控制器的仿真模型,對以上三類控制器進(jìn)行詳細(xì)的仿真研究,探討其各方面性能的優(yōu)劣. 通過對基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器(SVMHCC)的仿真研究表明,當(dāng)其外滯環(huán)寬度太小時(shí),三相電流容易產(chǎn)生畸變,三相總開關(guān)次數(shù)反而較小;當(dāng)其外滯環(huán)寬度太大時(shí),三相電流能夠得到有效控制,但是最大電流誤差和三相總開關(guān)次數(shù)增加,因此選擇外滯環(huán)寬度時(shí)需要綜合考慮控制器的控制性能、最大電流誤差和三相總開關(guān)次數(shù)等因素.但是由于需要考慮的因素大多而且它們相互制約,因此如何選擇合適的外滯環(huán)寬度就成為SVMHCC中難以解決的問題. 在仿真研究的基礎(chǔ)上,該文提出了改進(jìn)方案.仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,改進(jìn)的滯環(huán)電流控制器綜合了以上幾種控制器的優(yōu)點(diǎn),具有三相總開關(guān)次數(shù)低、開關(guān)頻率變化規(guī)則、三相控制對稱和能有效控制三相最大電流誤差等優(yōu)點(diǎn).
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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對于負(fù)荷大范圍呈周期性變化的某些感應(yīng)電動機(jī)來說,在一個(gè)工作周期中可能會出現(xiàn)重載、輕載(空載)的工況,甚至?xí)霈F(xiàn)異步發(fā)電狀態(tài).如繼續(xù)按照常規(guī)方式供電,則會有大量電能損耗.以往研究表明,重載通電、輕載與發(fā)電工況斷電的運(yùn)行方式,節(jié)能效果顯著;但頻繁切換電源所引起的沖擊電流限制了該方法的應(yīng)用.該文結(jié)合感應(yīng)電動機(jī)新型節(jié)能系統(tǒng)課題,研究用可探硅控制電動機(jī)來抑制沖擊電流.該文主要研究電機(jī)在同步速附近不同運(yùn)行工況下,用晶閘管投切電源引起的電機(jī)對稱、不對稱情況下過渡過程的建模,以及SimuLink仿真問題.
標(biāo)簽： 晶閘管 控制 感應(yīng)電動機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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該文通過大量的文獻(xiàn)資料閱讀,對永磁同步電機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個(gè)比較全面的理解,在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制的機(jī)理,并提出了一套相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩直接控制方案,建立了仿真和試驗(yàn)平臺,進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究,獲得了有價(jià)值的研究成果.該文的主要內(nèi)容包括:(1)由空間矢量模型推導(dǎo)出永磁同步電機(jī)的磁鏈、電壓和轉(zhuǎn)矩的公式,描述了永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制的基本控制機(jī)理,分析了永磁同步電機(jī)與感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩直接控制方式上的不同之處以及轉(zhuǎn)矩直接控制對永磁同步電機(jī)的要求.(2)在對永磁同步電機(jī)運(yùn)行機(jī)理的分析基礎(chǔ)之上,討論了永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制系統(tǒng)中各個(gè)控制子模塊的功能和具體的實(shí)現(xiàn)方式,提出了一套永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制的具體實(shí)施方案,并根據(jù)這套方案建立了基于SimuLink(Matlab)的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制仿直模型,對所出的控制方案進(jìn)行了仿真分析.(3)在理論研究的基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)研制了一套基于DSP+IPM的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩直接控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),編寫了控制程序軟件,進(jìn)行了永磁同步電機(jī)運(yùn)行實(shí)驗(yàn).
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 轉(zhuǎn)矩 直接控制
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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數(shù)字控制技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用正變得越來越廣泛，開關(guān)電源的數(shù)字控制器包含三個(gè)主要的功能模塊：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字補(bǔ)償器和數(shù)字脈寬調(diào)制器。本論文總結(jié)和比較了當(dāng)今國際上高頻開關(guān)電源數(shù)字控制器各個(gè)模塊的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展方向。 數(shù)字電源要在高頻開關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域中實(shí)用化、市場化，在技術(shù)上仍然存在許多的難關(guān)需要攻克。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字脈寬調(diào)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(shí)滯現(xiàn)象增加了實(shí)現(xiàn)電源的電壓調(diào)節(jié)快速動態(tài)響應(yīng)特性的難度，同時(shí)數(shù)字補(bǔ)償器必須在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)完成若干次乘法和加法運(yùn)算以便及時(shí)更新占空比信息，從而對數(shù)字控制器的運(yùn)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(shù)難點(diǎn)的途徑，利用matlab中的SISOTOOL塊，通過直接數(shù)字設(shè)計(jì)提出了2P2Z的數(shù)字補(bǔ)償算法。按照高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)步驟，本文對主要元器件進(jìn)行了參數(shù)的計(jì)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(jìn)行仿真研究。 為了對理論分析和仿真研究進(jìn)行驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)實(shí)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?fù)浯蠊β释ㄐ乓淮坞娫凑髂K。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yīng)用的需要。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展,交流電動機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)已被公認(rèn)為近代交流調(diào)速中性能最優(yōu)越的一種電力拖動系統(tǒng).然而,隨著電動機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,諧波污染問題也逐步顯現(xiàn).為了消除諧波,節(jié)能降耗,研究者做了大量的研究和分析.目前,在三相感應(yīng)電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中,對于整流過程所產(chǎn)生的諧波,已有過大量的分析和計(jì)算,并且研究出了精確的濾波方法,使整流部分輸出電壓近似為直流電壓.而對于逆變過程產(chǎn)生的諧波,大多只是定性分析,很少有定量計(jì)算的文獻(xiàn)出現(xiàn).該文首先對SPWM控制技術(shù)從原理上進(jìn)行了詳細(xì)的描述,指出了諧波問題的研究方向和諧波研究的意義.然后針對逆變器-電動機(jī)系統(tǒng),利用貝塞爾函數(shù)和傅里葉級數(shù)理論,分別對單相二階SPWM逆變器和三相SPWM逆變器的輸出電壓諧波的產(chǎn)生、大小和分布進(jìn)行了細(xì)致而具體的分析和計(jì)算.通過計(jì)算所得到的結(jié)果,以圖文的形式對諧波問題進(jìn)行了分析,得出了相應(yīng)的結(jié)論,并且對影響SPWM輸出電壓諧波頻譜分布的因素進(jìn)行了詳細(xì)的討論.該文還討論了諧波對感應(yīng)電動機(jī)繞組磁動勢、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)矩以及銅耗的影響,為感應(yīng)電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電機(jī)供電電壓諧波分析及附加損耗計(jì)算提供了參考.該文最后利用MATLAB軟件的SimuLink中的電力系統(tǒng)庫,建立SPWM逆變電路的仿真模型.通過仿真,不但驗(yàn)證了數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)的正確性,而且為電力電子電路和電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一種很好的仿真方法.
標(biāo)簽： SPWM 逆變供電 感應(yīng)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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直流電動機(jī)具有運(yùn)動效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),但傳統(tǒng)的直流電動機(jī)均采用電刷,以機(jī)械方法進(jìn)行換向,因而存在致命弱點(diǎn),再加上制造成本高及維修困難等缺點(diǎn),從而限制了它的應(yīng)用范圍.近年來隨著永磁材料、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展而成熟起來的永磁無刷直流電動機(jī)(Brushless Direct Current Motor-BIDCM)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低且可靠性高的特點(diǎn),因而得到了廣泛的應(yīng)用.該文研究的對象是由兩套三相無刷直流電動機(jī)組成的六相無刷直流電動機(jī),每套繞組三相對稱,兩套繞組對應(yīng)相之間相差30°電角度.重點(diǎn)研究六相無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和系統(tǒng)的可靠性.在分析無刷直流電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上,闡述了三相無刷直流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動的原因,在此基礎(chǔ)上提出六相無刷直流電動機(jī).分析結(jié)果表明,六相無刷直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)于三相無刷直流電機(jī),并且系統(tǒng)的可靠性也較高.該文對無刷直流電動機(jī)的工作原理進(jìn)行了詳盡的分析,建立了三相和六相無刷直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型.并利用MATLAB/SimuLink軟件建立了三相和六相無刷直流電動機(jī)的系統(tǒng)仿真模型.該系統(tǒng)仿真模型采用雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為電流環(huán)(采用滯環(huán)調(diào)節(jié)),外環(huán)為速度環(huán)(采用PI調(diào)節(jié)).對所得的仿真結(jié)果進(jìn)行分析,表明與理論分析相吻合,證明了六相無刷直流電動機(jī)仿真模型的正確性.對兩套繞組可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明六相無刷直流電動機(jī)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力.由此得出結(jié)論,該文提出的六相無刷直流電動機(jī)方案是可行的.由于繞組在電機(jī)的結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)重要的位置,該文利用槽號相位表,設(shè)計(jì)了三相和六相無刷直流電動機(jī)的繞組.對槽號的分配,線圈的連接作了詳細(xì)地說明.該文還對三相和六相無刷直流電動機(jī)定子繞組的磁勢進(jìn)行了諧波分析,分析結(jié)果表明了六相無刷直流電動機(jī)定子繞組的磁勢高次諧波含量要少于三相無刷直流電動機(jī).
標(biāo)簽： 六相 無刷直流電動機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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