本文論述了車載儀表系統(tǒng)的發(fā)展,對新型的車載儀表用步進電機驅(qū)動控制技術(shù)和基于現(xiàn)場總線通信協(xié)議的車載儀表技術(shù)進行了深入的研究,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了基于GDIC的車載儀表用步進電機驅(qū)動控制平臺,搭建了基于CAN總線的車載儀表通訊系統(tǒng).在儀表用步進電機控制測試平臺中,系統(tǒng)選用MC33991實現(xiàn)步進電機驅(qū)動控制,通過SPI通訊協(xié)議完成和主處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸,采用∑-△ ADC方案檢測EMF從而實現(xiàn)電機整步位置的判斷.本文介紹了基于CAN總線的車載儀表通信系統(tǒng),闡述了構(gòu)成該系統(tǒng)的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計.
標簽: 車載 儀表 步進電機驅(qū)動
上傳時間: 2013-04-24
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v無刷直流電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護方便、運行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點,隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論,以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展,得到越來越廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動機采用無位置傳感器控制,電動機結(jié)構(gòu)更加簡單,應(yīng)用范圍擴大,相對于有位置傳感器控制優(yōu)勢明顯。本論文圍繞無刷直流電動機的無位置傳感器控制進行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先,論文從基本電磁定律出發(fā),在分析無刷直流電動機結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上,建立了無刷直流電動機的數(shù)學(xué)模型,為分析無刷直流電動機無位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次,根據(jù)無刷直流電動機反電勢過零檢測原理,對反電勢過零檢測法的各種實現(xiàn)方法進行研究,比較各種實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點,指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)上,給出帶通濾波法及其簡化電路形式,提出使用帶通濾波器獲取反電勢三次諧波的方法。論文將直流電源負端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題-起動方法進行研究,在詳細分析“三段式”起動方法的實現(xiàn)過程的基礎(chǔ)上,給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無刷直流電動機無位置傳感器控制換相方法的基礎(chǔ)上,提出了一種新的換相方法,提高了電動機運行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法,無需對三次諧波積分即可得到換相時刻。 濾波器是反電勢法中反電勢過零檢測電路的重要組成部分。論文在分析無刷直流電動機端電壓信號特點的基礎(chǔ)上,給出濾波電路的技術(shù)要求,根據(jù)濾波器基本設(shè)計原理,分別對一階RC無源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進行電路設(shè)計和參數(shù)計算,并通過實驗驗證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過檢測反電勢過零點獲得可靠的換相信號創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無刷直流電動機無位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測誤差的原因,提出了相應(yīng)的校正方法。通過分析無刷直流電動機的換相過程,建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學(xué)模型,研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動機超前、滯后換相現(xiàn)象,及其由此產(chǎn)生的非導(dǎo)通相環(huán)流,在理論分析的基礎(chǔ)上,進行了仿真計算,并與實驗結(jié)果對照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)建了由IGBT組成的簡化逆變器模型,并進行仿真研究。針對不同的開關(guān)頻率和柵極電阻,定量計算了IGBT開關(guān)過程中各階段的功率損耗,給出了變化規(guī)律,對逆變器的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。最后,論文研制了基于反電勢過零檢測法的無位置傳感器無刷直流電動機控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢過零檢測電路、驅(qū)動和逆變電路以及保護電路等,控制軟件包括電動機起動模塊(包括定位、加速、切換)、電動機運行控制模塊(包括過零檢測及校正、換相)和各保護功能模塊。對系統(tǒng)進行了調(diào)試,并對論文中所分析和提出的各種方法進行了相關(guān)的實驗研究,給出了實驗結(jié)果。
上傳時間: 2013-06-06
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隔離升壓DC-DC變換器在電動汽車、儲能系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電以及超導(dǎo)儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡稱IBFBC)為研究對象,針對隔離升壓型變換器的拓撲結(jié)構(gòu)、起動問題、隔離變壓器漏感問題、軟開關(guān)問題和輸入電感磁復(fù)位問題等進行了系統(tǒng)深入的研究,解決了這一類拓撲所共有技術(shù)問題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓撲族,分析比較了各種拓撲的特點,確定了以IBFBC為研究對象。對IBFBC進行了詳細的穩(wěn)態(tài)分析和小信號建模分析,為其分析、設(shè)計和搭建實驗平臺提供了電路理論基礎(chǔ)。 理論上分析了IBFBC起動時存在電流沖擊的原因。提出了二種數(shù)字化軟起動方案,該方案對主電路進行了改造,利用DSP能靈活產(chǎn)生PWM波的特點采用了新的控制策略,成功實現(xiàn)了該系統(tǒng)的軟起動。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開關(guān)管關(guān)斷電壓尖峰的原因,采用了有源箝位的方法,有效的解決電壓尖峰問題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略,提出了一種控制型軟PWM方法,在不增加主電路元器件的基礎(chǔ)上,通過控制PWM的發(fā)生方法,實現(xiàn)了有源箝位功率開關(guān)管和橋臂功率開關(guān)管的零電壓開通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復(fù)位問題。在正常停機時提出了一種數(shù)字化軟停止的方法,控制變換器由Boost工作狀態(tài)逐漸過渡到Buck工作狀態(tài),讓輸入電感存儲的能量逐漸釋放掉,最后停止工作。對于故障保護停機,采用了繞組磁復(fù)位的方法,把輸入電感設(shè)計成反激式變換器形式,突然停機時,電感中存儲的能量通過反激式繞組釋放到輸出端,這樣保護了變換器不會損壞。 給出了主電路關(guān)鍵器件參數(shù)的設(shè)計方法,設(shè)計了以DSP-TMS320F2407為核心的數(shù)字控制單元,編寫了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺輸出功率5KW,輸入電壓直流24V,輸出電壓直流300V的IBFBC,通過全面的性能實驗驗證了理論分析和仿真結(jié)果。 本文立足于IBFBC的關(guān)鍵技術(shù)要求,并充分考慮工程應(yīng)用中的實際因素,進行了理論分析和實驗研究,為實際系統(tǒng)方案設(shè)計提供理論依據(jù),并已經(jīng)在實際應(yīng)用中得到驗證。
上傳時間: 2013-04-24
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矢量控制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(chǔ)上發(fā)展起來的,具有先進性、新穎性和實用性的特點。它是以交流電動機的雙軸理論為依據(jù),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:一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量重合,稱為勵磁電流分量;另一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈矢量垂直,稱為轉(zhuǎn)矩電流分量。通過控制定子電流矢量在旋轉(zhuǎn)坐標系的位置及大小,即可控制勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的大小,實現(xiàn)像直流電動機那樣對磁場和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。本文研究的是以TMS320LF2407ADSP和FPGA為控制核心的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。 分析了脈寬調(diào)制和矢量控制的原理與實現(xiàn)方法,從而建立了異步電動機的數(shù)學(xué)模型。對于矢量控制,分析了矢量控制的基本原理和控制算法,推導(dǎo)了三相坐標系、兩相靜止與旋轉(zhuǎn)坐標系下的電機基本方程和矢量控制基本公式。同時在進行相應(yīng)的坐標變換以后,得到了間接磁場定向型變頻調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制圖,并結(jié)合TMS320LF2407ADSP完成了具體的實現(xiàn)方法,根據(jù)矢量控制的基本原理,設(shè)計了一種基于DSP和FPGA的SVPWM冗余系統(tǒng)。 在硬件方面,以TMS320LF2407ADSP和EP1C12Q240FPGA為控制器,兩者之間通過雙口RAMIDT7130完成數(shù)據(jù)的交換,并能在一方失控時另一方立即產(chǎn)生SVPWM波形。同時完成無線遙控、速度給定、數(shù)據(jù)顯示以及電流、速度檢測和保護等功能,也對變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路、電源電路、FPGA配置電路、無線遙控電路、LCD顯示電路、保護電路、電流和轉(zhuǎn)速檢測電路作了簡單的介紹。在軟件方面,給出了基于DSP的矢量控制系統(tǒng)軟件流程圖,并用C語言進行了編程。用硬件描述語言Verilog對FPGA進行了編程,并給出了相關(guān)的仿真波形。MATLAB仿真結(jié)果表明,本文研究的調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制算法是成功的,并實現(xiàn)了對電機的高性能控制。
上傳時間: 2013-07-09
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近年來,隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,環(huán)境污染、全球變暖、能源短缺的壓力使傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車面臨前所未有的挑戰(zhàn),燃料電池電動汽車已成為汽車工業(yè)新的熱點。由于燃料電池輸出特性的特殊性,輸出端必須連接DC/DC變換器,使之與驅(qū)動器配合。因此,DC/DC變換器是燃料電池電動汽車的關(guān)鍵零部件之一。 本論文主要對燃料電池電動轎車FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)用DC/DC變換器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)計及電磁兼容(EMC)問題進行了研究。重點針對升降壓和雙向DC/DC變換器進行分析研究。 首先介紹分析了幾種傳統(tǒng)升降壓直流變換器的工作原理和優(yōu)缺點。針對燃料電池的特性和電動汽車對升降壓DC/DC變換器的性能指標要求,分析比較了非隔離式直流變換器的一些優(yōu)點和缺點,提出了Buck-Boost級聯(lián)的升降壓主電路方案并提出相關(guān)的控制策略。然后運用模擬仿真軟件MATLAB仿真分析了控制策略的正確性。 其次分析研究了雙向DC/DC變換器的應(yīng)用與設(shè)計,綜合比較現(xiàn)有的各種隔離與非隔離方案,結(jié)合車用要求,選擇了非隔離式的Buck-Boost拓撲。針對其工作原理、特點進行了雙向DC/DC變換器主電路與控制電路的設(shè)計研究,重點研究其過渡過程的控制策略。在利用MATLAB進行各種過渡過程的仿真分析的基礎(chǔ)上,選取了最佳的過渡控制方案。并利用該控制策略編制DSP控制程序,制作了小功率1kW數(shù)字控制雙向DC/DC變換器。 最后深入討論了DC/DC變換器中的電磁兼容問題。分析了DC/DC變換器主電路中存在的主要干擾源、干擾產(chǎn)生的機理以及干擾傳播途徑,然后以此出發(fā),重點討論了各種抑制電磁騷擾(EMI)和電磁抗干擾(EMS)的方法及措施,給出具體方案。
上傳時間: 2013-05-24
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交流電機,特別是異步籠型電機,因具有結(jié)構(gòu)簡單,堅固耐用,價格便宜等特點而得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展,其調(diào)速方法同趨成熟,而交流調(diào)速的最理想方法還是變頻調(diào)速。隨著工業(yè)需求的快速增長,高壓大功率成為發(fā)展的必然趨勢,但是在中高壓大功率調(diào)速領(lǐng)域,大都采用電動機定速運行。 直到20世界末采用全控型電力電子器件的高壓大功率交流變頻調(diào)速產(chǎn)品誕生,大功率傳動領(lǐng)域巨大節(jié)能需求得到釋放。多電平功率變換技術(shù)可以使耐壓值較低的全控型電力電子器件可靠應(yīng)用于高壓大功率領(lǐng)域,并有效減少PWM控制產(chǎn)生的高次諧波。當(dāng)前,級聯(lián)式多電平功率變換電路在高壓電機調(diào)速和電力系統(tǒng)無功補償領(lǐng)域已獲得實際應(yīng)用。 本課題以10kV,250kW高壓變頻器為背景,主要研究級聯(lián)式多電平高壓變頻器在異步電機控制領(lǐng)域的應(yīng)用。在對高壓變頻器工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計研究的同時,對主電路進行諧波改善分析。高壓變頻器很難做成通用變頻器,所以最好設(shè)計與之相適應(yīng)的高壓變頻電機。通過對這種新型電機設(shè)計的研究,更好地發(fā)揮了變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢。在本課題中,還采用了MATLAB7.0/Simulink6.0仿真軟件,對功率單元移相多重化進行了仿真,為進一步的研究做準備。 依照本課題的研究,最終目的是為高壓變頻器在異步電機控制領(lǐng)域的應(yīng)用作結(jié)構(gòu)優(yōu)化,器件搭配的指導(dǎo),并在運行過程中通過調(diào)試和仿真提供不斷改善的最佳方案。
上傳時間: 2013-05-17
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電動車是指以車載電源為動力,用電機驅(qū)動車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛,電動車無內(nèi)燃機汽車工作時產(chǎn)生的廢氣,不產(chǎn)生排氣污染,對環(huán)境保護和空氣的潔凈是十分有益的,幾乎是“零污染”。電動汽車的研究表明,其能源效率已超過汽油機汽車。特別是在景區(qū)運行,汽車走走停停,行駛速度不高,電動汽車更加適宜。電機驅(qū)動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心,本文主要設(shè)計的是電動游覽車用異步電動機的驅(qū)動控制系統(tǒng)。 本文設(shè)計了以IGBT作為開關(guān)元器件的主電路結(jié)構(gòu),通過多次改進結(jié)構(gòu),并設(shè)計采用了具有硬件互鎖功能的驅(qū)動電路,進一步提高了主電路的可靠性。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407A芯片為系統(tǒng)控制核心,設(shè)計了控制電路以及保護電路;編寫了以矢量控制作為核心算法、空間電壓矢量控制作為PWM控制方式的控制程序。通過研究單神經(jīng)元矢量控制的原理,進行了仿真,驗證了單神經(jīng)元矢量控制具有更好的快速性、魯棒性和自適應(yīng)性。 通過大量的實驗和實際現(xiàn)場裝車調(diào)試證明,本文設(shè)計的異步電動機控制系統(tǒng)可靠性高,動態(tài)性能良好,控制簡單,適合在蓄電池供電的逆變器應(yīng)用場合(電動車)。
上傳時間: 2013-04-24
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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
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)(DTC)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù),它采用空間矢量分析的方法,直接在定子坐標系下計算并控制異步電機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈,采用定子磁場定向,直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制,從而能夠快速而準確地控制異步電動機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈,以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。目前在高速離心機行業(yè),普遍采用通用型變頻器,其通用性好,但參數(shù)較多,價格較貴,為了降低成本增強控制性能,本文利用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的優(yōu)點,采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略設(shè)計并制作了針對高速離心機的專用變頻器。 本文介紹了異步電動機和逆變器的基本數(shù)學(xué)模型,分析了異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理,以及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本組成,對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究,建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系統(tǒng),介紹了仿真模型的各組成部分,包括3/2變換、定子磁鏈、電機轉(zhuǎn)矩觀測模型、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器、扇區(qū)判斷、開關(guān)表選擇等,給出了系統(tǒng)加減負載和加減轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果,仿真結(jié)果表明了其磁鏈軌跡近似為圓形,系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能,同時證明了建立的轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測模型以及控制算法的正確性和可行性。根據(jù)仿真實現(xiàn)方法以及結(jié)果的指導(dǎo),設(shè)計并制作了整個系統(tǒng)的硬件電路,包括主電路(單相整流、濾波、制動電路、啟動限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅(qū)動隔離放大、采樣)并對各器件進行選型,給出了硬件各部分電路圖;最后介紹了系統(tǒng)的軟件流程以及各模塊的程序?qū)崿F(xiàn),系統(tǒng)的軟件部分采用C語言進行編程,實現(xiàn)了定子相電流的采樣、定子相電壓的計算、定子磁鏈的計算和開關(guān)信號的輸出等功能。在分別對硬件和軟件各部分進行調(diào)試后,進行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試,以TMS320F2808作為控制器,在一臺功率為1.5KW的交流異步電機上實現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制。
標簽: 直接轉(zhuǎn)矩控制 變頻器
上傳時間: 2013-05-31
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在太陽能路燈控制系統(tǒng)中,引入最大功率跟蹤技術(shù)(簡稱為MPPT),不僅降低了成本,還提高了太陽能路燈的可靠性。太陽能路燈的控制系統(tǒng)采用C8051F330D作為核心器件。其主電路為Buck電路,采用MPPT技術(shù),增強了太陽能光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。本論文著重對太陽能路燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計,并設(shè)置MPPT技術(shù)電路的主要器件的參數(shù),對整個路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計流程進行了分析。 論文綜述了太陽能光伏發(fā)電及控制技術(shù)以及我國在路燈照明應(yīng)用方面的發(fā)展情況。對太陽能光伏電池的輸入-輸出特性,在不同外界環(huán)境的太陽能電池板的輸出狀況進行了分析對比,結(jié)合整個系統(tǒng)的工作能力,對負載選用依據(jù)及所選負載參數(shù)、蓄電池充放電控制原理進行分析。對采用MPPT技術(shù)的小功率光伏發(fā)電路燈控制系統(tǒng)做了較為詳細的介紹,主要包括MPPT的硬件電路原理及電路中各元器件的參數(shù)的選定,以及控制系統(tǒng)中防反接保護、過流保護、信號采集、CPU控制、功率管驅(qū)動電路及電源電路等電路設(shè)計,還有其它器件的選定和控制器的散熱等。也對整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計予以闡述,從CPU的性能、開發(fā)工具、主控制程序、MPPT技術(shù)控制程序、濾波、穩(wěn)壓、定時、蓄電池充放電控制等程序具體設(shè)計逐一分析。論文最后對全文的工作做了總結(jié),對實驗數(shù)據(jù)進行了比較分析,并對太陽能路燈的優(yōu)缺點進行概括。并對設(shè)計的實驗結(jié)果、實用性進行了總結(jié),并指出本設(shè)計中優(yōu)點與不足,為后續(xù)研究提供了參考方向。
標簽: MPPT 光伏 路燈控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-15
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