直接轉矩控制技術在電力機車牽引、汽車工業以及家用電器等工業控制領域得到了廣泛的應用。在運動控制系統中,直接轉矩控制作為一種新型的交流調速技術,其控制思想新穎、控制結構簡單、控制手段直接、轉矩響應迅速,正在運動控制領域中發揮著巨大的作用。雖然直接轉矩控制的優勢是矢量控制所不能實現的,但是直接轉矩控制依然存在一系列不能忽視的問題。直接轉矩控制采用兩點式轉矩和磁鏈滯環控制器,使轉矩和磁鏈被控制在給定值的一定范圍以內,這種控制方法不可避免地帶來電機輸出轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定等問題。直接轉矩控制采用定子磁鏈定向,只用便于測量的定子電阻來估計定子磁鏈,這樣在低速運行時會帶來磁鏈估計的誤差。雖然在全速范圍內估計定子磁鏈運用低速時采用的電流-轉速模型和高速時采用的電壓-電流模型的合成模型,即電壓-轉速模型,然而兩種模型的平滑切換又是一個新的問題。直接轉矩控制在基頻以下調速的理論和應用已經實現,在基頻以上的弱磁調速范圍內的理論和應用還需要進一步的研究。 為了解決這些問題,本文針對異步電動機在兩相靜止坐標系下的數學模型,對傳統直接轉矩控制系統和兩種改進的直接轉矩控制系統進行了研究。在傳統直接轉矩控制系統中,詳細討論了定子磁鏈估計的三種基本模型,設計了定子磁鏈估計的加權模型,使電機在全速運行的范圍內都能夠得到準確的定子磁鏈。針對轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定的問題,本文設計了兩種改進的直接轉矩控制系統。在基于占空比控制的直接轉矩控制系統中,通過對一個采樣周期內非零電壓矢量作用時間占采樣周期的占空比的優化,解決了轉矩脈動過大的問題;在一個采樣周期內,從非零電壓矢量到零電壓矢量的轉換只有一次,實現了開關頻率的恒定。在基于滑模變結構的直接轉矩控制系統中,本文設計了轉矩和磁鏈滑模變結構控制器代替傳統直接轉矩控制系統中的轉矩和磁鏈滯環控制器;運用空間矢量脈寬調制技術,實現了開關頻率的恒定。本文把傳統直接轉矩控制系統和兩種改進的直接轉矩控制系統擴展到基頻以上的弱磁范圍內的異步電動機調速系統中,對其進行了相關研究。 為了驗證上述各種控制系統的正確性和有效性,本文采用Matlab/Simulink仿真軟件對其進行了仿真驗證。針對傳統直接轉矩控制系統,對定子磁鏈估計的加權模型進行了仿真驗證。仿真結果表明所設計的定子磁鏈的加權模型能夠在電機運行的全速范圍內準確地估計定子磁鏈。針對基于占空比控制的直接轉矩控制系統和基于滑模變結構的直接轉矩控制系統,本文分別對負載轉矩有擾動和無擾動、給定轉速為恒定值和不為恒定值四種情況進行了仿真驗證,并分別和傳統直接轉矩控制系統的仿真結果進行了對比。仿真結果表明,兩種改進的直接轉矩控制系統均能有效的減小轉矩脈動和轉速的穩態誤差。針對電機運行在基頻以上的弱磁調速情形,本文運用三種不同的直接轉矩控制方法分別進行了仿真驗證。仿真結果表明,兩種改進的直接轉矩控制系統在弱磁調速范圍內依然優于傳統直接轉矩控制系統,依然能夠減小轉矩脈動和轉速的穩態誤差。
上傳時間: 2013-04-24
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控制器局域網(CAN)最初是由德國BOSCH公司為汽車的監測、控制系統設計的。它是一種有效的支持分布式控制或者實時控制的串行通信網絡。由于其具有多主機、高性能以及高可靠性,CAN總線已經廣泛應用于汽車電子控制、過程控制、機械工業、紡織機械、機器人、數控機床、醫療器械以及傳感器等領域。CAN總線已經形成國際標準,并已被公認為幾種最有前途的現場總線之一。 另一方面,隨著電動車的技術的不斷發展,電動車已經開始邁向了市場普及的道路。對于電動車電池的管理和維護越來越成為電動車發展的重點之一。由于CAN具有抗干擾性強、連接簡單、無主通信等特點,非常適合用來實現實時數據的采集和傳輸。因此,本文利用CAN總線為基礎設計了一個電池實時數據采集與管理系統,經分析、設計、編程和調試,在實際應用中得以實現。 該系統主要包括數據采集層,數據傳輸層和用戶管理層三個部分。數據采集層的主要任務是電池實時數據的采集和發送;數據傳輸層的主要功能是通過CAN總線接收數據采集層發送的實時數據,并將其轉換成RS232串口協議發送到上位機;用戶管理層的主要功能是通過串口接收數據,實時顯示,存儲和分析。 論文完成的主要工作有: (1) 通過對系統需求的分析,將整個系統分為三個獨立的層,分別進行了軟硬件設計,實現了系統的模塊化,增強了系統的應用性; (2) 詳細的研究了CAN2.0B協議和SAE J1939協議,并在此基礎上,編寫了適合本設計的通訊協議; (3) 深入研究了MC9S12DG128芯片的硬件結構和軟件設計方法; 本課題的創新點在于利用目前汽車工業廣泛采用的CAN總線協議,設計了一套簡單,高效,穩定的電池數據采集與管理系統,并在實際中得以應用。在系統設計過程中將整個系統分為3個層,大大提升了系統的模塊化水平,有利于系統的擴展和維護。
上傳時間: 2013-07-07
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隨著電信業的迅猛發展,電信網絡總體規模不斷擴大,網絡結構日益復雜先進。作為通訊支撐系統的通訊用基礎電源系統,市場需求逐年增加,其動力之源的重要性也日益突出。龐大的電信網絡高效、安全、有序的正常運行,對通信電源系統的品質提出了越來越嚴格的要求,推動了通信電源向著高效率、高頻化、模塊化、數字化方向發展。 本文在廣泛了解通信電源的行業現狀和研究熱點的基礎上,深入研究了開關電源的基本原理及相關技術,重點分析了開關電源功率因數技術及移相全橋軟開關PWM技術的基本原理,并在這基礎上設計了一款通信機房常用的48V/25A的通信電源模塊,該電源模塊由功率因數校正和DC/DC變換兩級電路組成,采用了一些最新的技術來提高電源的性能。例如,在電路拓撲中引入軟開關技術,通過采用移相全橋軟開關PWM變換器實現開關管的零電壓開通,減小功率器件損耗,提高電源效率;采用高性能的DSP芯片對電源實現數字PWM控制,克服了一般單芯片控制器由于運行頻率有限,無法產生足夠高頻率和精度的PWM輸出及無法完成單周期控制的缺陷;引入了智能控制技術,以模糊自適應PID控制算法取代傳統的PID算法,提高了開關電源的動態性能。 整篇論文以電源設計為主線,在詳細分析電路原理的基礎上,進行系統的主電路參數設計、輔助電路設計、控制回路設計、仿真研究、軟件實現。
上傳時間: 2013-05-26
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在功率電路中,電壓的檢測相對于電流的檢測要簡單和容易得多。電壓的檢測可以很方便地進行而不會對電路性能產生明顯影響;而對電流的檢測卻要復雜得多,電流的檢測必須引入測量電流的檢測器,檢測器的引入將影響電路的性能。根據具體的電路,選擇合適的電流檢測方案,并進行正確的電路設計,是功率電路設計成敗的關鍵之一。 在開關電源設計中,電流檢測技術起著至關重要的作用,是開關電源設計成功與否的關鍵因素。本文首先詳細分析和比較了目前開關電源中常用的電阻檢測、磁檢測、MOSFET檢測等幾種電流檢測方法。并根據各自的特點,將各種技術加以區別,為各種開關電源選擇合適的檢測技術指明了方向。在此基礎上,本文提出了兩種適用于電流型控制開關電源的新型電流檢測電路。該電路結合了場效應晶體管導通電阻特性和電流鏡像原理,能即時、快速地檢測流過功率開關管的電流,以有效地進行開關控制和過流保護。論文最后還介紹了一種無檢測電路的控制,并提出了一種分析無電流傳感器控制斜坡補償的分析方法,從理論上證實了電流型控制斜坡補償的意義。
上傳時間: 2013-06-07
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現代社會,以計算機技術為核心的信息技術迅速發展,信息容量呈爆炸式的增長,人們獲得的信息的途徑也越來越多,這其中人類獲得的視覺信息很大部分是從各種各樣的電子顯示器件上獲得的,隨著微電子技術和材料工業的進步,圖像顯示技術飛速發展,出現了多種新型顯示器,其中一些在顯示品質上已經接近或者超過了傳統的陰極射線管顯示器(CRT),同時這些顯示器件滿足設備了小型化和低功耗的要求。 經過二十多年的研究、競爭和發展,平板顯示器件尤其是液晶顯示器件(LCD)已經脫穎而出大規模的進入市場,成為新世紀顯示器件的主流。其中TFT-LCD是目前唯一在亮度、對比度、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過CRT的平板顯示顯示器件。它的性能優良、大規模生產特性好,自動化程度高,原材料成本低廉,發展空間廣闊,迅速成為新世紀的主流產品,是21世紀全球經濟增長的一個亮點。 本論文在深入理解了LCD顯示機理,尤其是TFT-LCD的顯示驅動原理的基礎上,利用緯視晶公司提供的TFT液晶模塊,以嵌入式目前比較常用的FPGA系列芯片中的EP1C6Q240C6為核心設計制作出了由單片機(MCU)+可編程邏輯器件(FPGA-FieldProgrammableGateArray)+SRAM的液晶顯示控制系統。文章闡述了該控制系統從硬件選型,到系統模塊硬件電路設計以及系統軟件設計的整個過程。該控制系統的功能模塊主要包括:電源模塊、可編程邏輯器件模塊、微處理器模塊、靜態RAM模塊以及觸摸屏控制模塊。其中微控制器模塊采用C語言編程,實現對液晶屏得數據傳以及其它控制功能,可編程邏輯器件(FPGA)模塊采用VHDL語言編程,實現對屏的時序控制,最終實現對液晶屏圖像顯示的控制。最后通過對使用該控制板點亮的液晶屏進行光學測試驗證了這種設計方案的可靠型和穩定性。 本設計具有較大的實用價值,可為以后液晶屏控制系統的研制提供參考。
上傳時間: 2013-07-22
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本文從感應加熱基本原理出發,概述了感應加熱技術的現狀及發展趨勢,在分析串聯諧振逆變器各種功率控制策略原理及優缺點的基礎上,對于移相調功輕載時的缺陷,本文將有限雙極性PWM法引入逆變器輕載時的輸出控制,通過DPLL鎖相,使滯后橋臂的電壓與電流始終保持一定的相位,同時結合非輕載時移相功率調節良好的特性,提出了一種基于DSP的新型功率控制策略,克服了傳統移相全橋的缺點,使得高頻逆變電源在輕載條件下仍能實現軟開關,且輕載時電流連續調節范圍廣,三角畸變程度輕于PSPWM,大幅度的擴大了負載的適用范圍,提高了電源整機效率。 在對新型PWM功率控制串聯諧振逆變器工作過程進行分析的基礎上,解決了所有開關管的軟開關問題;并通過分析功率輸出單元的輸出電壓、電流、功率等,進而得到一個脈沖周期的輸出電壓、電流及功率的計算式。在這些理論分析的基礎上,本文設計了基于新型PWM功率控制策略的感應加熱電源實驗系統,對主電路各元器件進行了精確計算與設計,設計了以TMS320LF2407A為核心的控制與保護電路,并對DSP外圍電路進行設計,同時編寫了基于新型PWM功率控制策略,以數字環相環及功率控制算法為核心的DSP程序,相關的仿真與實驗系統得到的輸出波形很好的驗證了新型PWM控制策略的可行性。
上傳時間: 2013-04-24
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直流電動機具有優良的調速特性,調速平滑、簡單,且范圍大.同時其過載能力大,能承受頻繁的沖擊負載,廣泛應用于切削機床、造紙機等高性能可控電力拖動領域. 以往直流調速系統控制器采用分立元件,其故障率高,穩定性差,技術落后,很難滿足生產的需要.隨著計算機技術及通信技術的發展,數字化直流調速系統克服了這一不足,成為直調系統的主流. 本文設計的系統以DSP為主控芯片,監控系統控制芯片使用P89C669單片機,通過上下位機的數據通訊,實現系統參數設計和調節的數字化.下面是具體工作闡述: 1.設計了電封閉直流調速系統的硬件和軟件,完成兩臺同軸電機的電封閉實驗. 2.主電路使用三菱公司的IPM-PS21867作為功率輸出模塊,同時設計了驅動保護電路、控制電路以及通信保護電路. 3.采用PWM控制方式,編寫了系統的軟件.主要包括主程序、通訊顯示程序以及中斷服務子程序. 4.完成了樣機的整體布局和調試,實現了系統的雙閉環控制. 5.針對由于負載、轉動慣量等的變化影響系統的調速性能,本文基于模型參考自適應控制原理,給出了雙閉環調速系統自適應的Narendra方案的具體實現,通過仿真驗證方案的可行性.
上傳時間: 2013-04-24
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隨著永磁同步電機在許多領域得到廣泛應用,對永磁同步電機的研究成為一種必然的發展趨勢,具有實際的意義和價值。本文采用TI公司專用于電機控制的TMS320F240型數字信號處理器作為核心,開發了全數字化的永磁同步電機矢量控制調速系統的軟件,并在改進的清華電機控制試驗平臺上進行了帶機試驗,結果驗證了系統設計方案的可行性。 本文首先深入的研究了永磁同步電機的矢量控制理論,建立了永磁同步電機數學模型,并在此基礎上討論了永磁同步電機的矢量控制調速方案;然后,以清華電機控制試驗平臺為基礎介紹了控制系統硬件結構,其中主要論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設計和調試。在硬件的基礎上,軟件采用匯編語言編程,實現了轉速和電流雙閉環矢量控制,并給出了系統主程序和PWM下溢中斷處理程序流程圖,永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉子相位的初始化、電流采樣、速度位置采樣、矢量坐標變換、sinθ、cosθ值生成、PI調節、空間電壓矢量(SVPWM)模塊等都是在PWM下溢中斷服務子程序中完成的。為達到數值的統一,對軟件中所采用的參數進行了定標。最后在基于硬件平臺的基礎上,對軟件進行帶機調試,試驗表明電機能快速響應并跟蹤給定轉速,從而證明整個系統設計的正確性。 另外,本文還在MATLAB/SIMULINK的基礎上,建立采用模糊神經網絡控制器的永磁同步電機的仿真模型,仿真結果表明:該控制系統具有較好的位置響應和抗干擾能力強。 在論文的最后,對全文的工作做了總結。
上傳時間: 2013-07-27
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本論文主要以TI公司的TMS320LF2407A型DSP為電機控制核心芯片,進行了空間矢量PWM變頻調速系統的研究,并對DSP用于雙饋調速的進行了探討.本文總結了電力電子器件、PWM技術、電機變頻控制技術的發展和現狀,并通過分析和總結正弦脈寬調制(SPWM)技術和電壓空間矢量(SVPWM)控制技術的特點,得出SVPWM控制技術在變頻調速數字控制上有較大的優勢和廣闊的應用前景.本文設計了空間矢量變頻調速系統,并獲到了較理想的SVPWM控制波形,基本達到控制系統要求.同時在DSP用于雙饋調速的探討中,提出了一種轉子感應電勢檢測的解決方案,獲得了MULTISIM仿真波形;給出了DSP控制的雙饋調速系統框圖及一些相關軟件算法.
上傳時間: 2013-08-02
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本論文在詳細研究MIL-STD-1553B數據總線協議以及參考國外芯片設計的基礎上,結合目前新興的EDA技術和大規模可編程技術,提出了一種全新的基于FPGA的1553B總線接口芯片的設計方法。 從專用芯片實現的具體功能出發,結合自頂向下的設計思想,給出了總線接口的總體設計方案,考慮到電路的具體實現對結構進行模塊細化。在介紹模擬收發器模塊的電路設計后,重點介紹了基于FPGA的BC、RT、MT三種類型終端設計,最終通過工作方式選擇信號以及其他控制信號將此三種終端結合起來以達到通用接口的功能。同時給出其設計邏輯框圖、算法流程圖、引腳說明以及部分模塊的仿真結果。為了資源的合理利用,對其中相當部分模塊進行復用。在設計過程中采用自頂向下、碼型轉換中的全數字鎖相環、通用異步收發器UART等關鍵技術。本設計使用VHDL描述,在此基礎之上采用專門的綜合軟件對設計進行了綜合優化,在FPGA芯片EP1K100上得以實現。通過驗證證明該設計能夠完成BC/RT/MT三種模式的工作,能處理多種消息格式的傳輸,并具有較強的檢錯能力。 最后設計了總線接口芯片測試系統,選擇TMS320LF2407作為主處理器,測試主要包括主處理器的自發自收驗證,加入RS232串口調試過程提高測試數據的直觀性。驗證的結果表明本文提出的設計方案是合理的。
上傳時間: 2013-06-04
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