隨著非線性負(fù)載在電網(wǎng)應(yīng)用中的不斷增加，給電網(wǎng)造成的諧波污染日益嚴(yán)重，已成為影響電能質(zhì)量的重要因素之一。與無源濾波器相比，有源濾波器具有濾波特性好，受電網(wǎng)阻抗影響小，可同時(shí)補(bǔ)償諧波和無功等優(yōu)點(diǎn)，所以，有源電力濾波裝置作為一項(xiàng)有效措施，被廣泛地研究和應(yīng)用。 本文首先介紹了諧波產(chǎn)生及其嚴(yán)重的危害性，綜述了國內(nèi)外電力系統(tǒng)諧波抑制技術(shù)的發(fā)展概況以及有源電力濾波器在諧波抑制中的應(yīng)用前景。闡明了以DSP為核心控制芯片的有源電力濾波器數(shù)字控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。介紹了有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)和工作原理，在瞬時(shí)無功功率理論的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了諧波電流的檢測方案，提出了有源電力濾波器全數(shù)字化控制系統(tǒng)的實(shí)施方案，包括信號調(diào)理、過零檢測、交流采樣、鎖相和濾波等，同時(shí)給出部分程序框圖及程序和程序運(yùn)行結(jié)果。為了進(jìn)行更加深入的理論分析，本文在MATLAB的SIMULINK仿真環(huán)境下建立了有源電力濾波器系統(tǒng)的仿真模型，并對諧波電流檢測方法進(jìn)行了仿真對比。同時(shí)，重點(diǎn)進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，包括數(shù)字鎖相環(huán)、低通濾波器等，程序運(yùn)行結(jié)果取得了令人滿意的效果。 本文以三相并聯(lián)有源電力濾波器為研究對象，設(shè)計(jì)了基于DSP芯片的數(shù)字化控制方案，該方案用一片DSP芯片TMS320F2812實(shí)現(xiàn)諧波指令電流計(jì)算和控制環(huán)節(jié)。并詳細(xì)介紹了該控制方案的軟件設(shè)計(jì)。 從目前國外的研究和使用情況來看，有源電力濾波器具有廣闊的應(yīng)用前景。本題目今后的重點(diǎn)發(fā)展方向是進(jìn)行實(shí)用化研究。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來，人們對環(huán)境保護(hù)越來越重視，SF<,6>氣體的使用和排放受到限制，從而使電器領(lǐng)域內(nèi)SF<,6>斷路器的發(fā)展也受到限制。而真空斷路器充分利用了真空優(yōu)異的絕緣與熄弧特性，且對環(huán)境不造成污染，所以目前在中壓領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，而且不斷向高電壓、大容量方向發(fā)展。因此，未來高壓真空斷路器必然取代高壓SF<,6>斷路器。真空滅弧室是真空斷路器的“心臟”，所以，開發(fā)高壓真空斷路器最關(guān)鍵的是滅弧室的設(shè)計(jì)。本文對110kV的真空滅弧室的內(nèi)部電磁場進(jìn)行了仿真分析，為我國開發(fā)110kV真空斷路器提供一定的參考。 本文采用有限元軟件對110kV真空斷路器滅弧室內(nèi)部靜電場進(jìn)行了仿真分析，得到了滅弧室內(nèi)部各種屏蔽罩的大小、尺寸和位置對電場分布的影響；觸頭距離對滅弧室內(nèi)部電場分布的影響；傘裙對滅弧室內(nèi)部電場分布的影響。再根據(jù)等離子體和金屬蒸氣具有一定導(dǎo)電率的特點(diǎn)，從麥克斯韋基本方程出發(fā)，推導(dǎo)了滅弧室內(nèi)部電場所滿足的計(jì)算方程，然后用有限元法對二維電場進(jìn)行了求解。考慮到弧后粒子消散過程中，電極和懸浮導(dǎo)體表面會有帶電微粒的存在，又計(jì)算分析了帶電微粒對真空滅弧室電場分布的影響，進(jìn)而提出了使滅弧室內(nèi)部電場更加均勻的措施。 根據(jù)大電流真空電弧的物理模型，基于磁場對電流的作用力理論，計(jì)算分析了真空電弧自生磁場的收縮效應(yīng)以及對分?jǐn)嚯娀〉挠绊懀玫搅嘶≈凶陨艌霎a(chǎn)生的電磁壓強(qiáng)分布，最后分析了外加縱向磁場分量對減小自生磁場收縮效應(yīng)的作用。 建立了110kV、1/2線圈以及1/3線圈縱向磁場觸頭三維電極模型，并利用有限元法進(jìn)行了三維靜磁場和渦流場仿真。得到了電流在峰值和過零時(shí)縱向磁場分別在觸頭片表面和觸頭間隙中心平面上的二維和三維分布，給出了這兩種觸頭在電流過零時(shí)縱向磁場滯后時(shí)間沿徑向路徑和軸向路徑的分布規(guī)律，最后還對這兩種觸頭的性能進(jìn)行了比較。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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超聲波電機(jī)是上個(gè)世紀(jì)八十年代逐步發(fā)展起來的新型微電機(jī)。它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動作為驅(qū)動力，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運(yùn)動。與傳統(tǒng)的電磁馬達(dá)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作相應(yīng)快、運(yùn)行無噪聲、無輸入時(shí)能自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運(yùn)動領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域要比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多。目前，旋轉(zhuǎn)型超聲波電機(jī)，尤其是環(huán)形行波型超聲波電機(jī)，在工業(yè)、辦公、過程自動化等領(lǐng)域的伺服系統(tǒng)中作為直接驅(qū)動執(zhí)行器得到廣泛的關(guān)注。 本論文主要研究并設(shè)計(jì)了用于超聲波電機(jī)控制驅(qū)動的小型控制系統(tǒng)。其目的是針對市場需要，提供給用戶一種價(jià)格較低、體積小、性能指標(biāo)適中，操作簡便，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位，速度可調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)控制器。 控制器的核心為MSP430F167。課題對外圍檢測、控制、驅(qū)動電路進(jìn)行相關(guān)的研究和設(shè)計(jì)，并按照控制器的需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件。最后給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，速度曲線較為理想，達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)要求。 系統(tǒng)總結(jié)了超聲波電機(jī)的發(fā)展、特點(diǎn)、分類，通過與傳統(tǒng)電磁電機(jī)的對比給出了超聲波電機(jī)的廣闊的應(yīng)用前景。在此基礎(chǔ)上，指出了超聲波電機(jī)研究的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。 總結(jié)了環(huán)形行波型超聲波電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)了環(huán)形行波型超聲波電機(jī)調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅(qū)動逆變電路的優(yōu)缺點(diǎn)。 本課題設(shè)計(jì)了基于超聲波電機(jī)的控制驅(qū)動系統(tǒng)電路。首先，提出了本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想及目的；其次，介紹了本設(shè)計(jì)的控制器硬件電路具體設(shè)計(jì)過程以及調(diào)頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方式。然后，詳細(xì)介紹了該控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，包括上位機(jī)軟件、下位機(jī)軟件以及通訊部分。詳細(xì)闡述了在本控制系統(tǒng)中的調(diào)速、定位原理。最后通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了該小型控制系統(tǒng)的有效性。
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機(jī)應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機(jī)根據(jù)反電動勢和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(jī)(無刷直流電機(jī))和正弦波永磁同步電機(jī)(永磁同步電機(jī))。正弦波永磁同步電機(jī)為實(shí)現(xiàn)其正弦波驅(qū)動控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號，通常采用機(jī)械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等)，機(jī)械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息，但其體積大，價(jià)格高，增加了轉(zhuǎn)子的慣量，且性能易受環(huán)境因素的影響，限制了永磁同步電機(jī)的應(yīng)用場合。近年來受到廣泛的關(guān)注的無位置傳感器技術(shù)，是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點(diǎn)獲取轉(zhuǎn)子的位置信號，此技術(shù)雖取消了機(jī)械位置傳感器，但存在控制復(fù)雜，位置檢測精度不高，運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機(jī)械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號，以實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的正弦波驅(qū)動控制問題。 首先，本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實(shí)現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進(jìn)的方法，該法通過對位置區(qū)間初始速度的估算，可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型，并對其進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果表明：改進(jìn)位置估算方法即使在加減速等動態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次，完成了以TI公司的數(shù)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅(qū)動芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機(jī)在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時(shí)的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機(jī)運(yùn)行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行優(yōu)化。 最后，完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實(shí)現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，并對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，對于數(shù)字化焊機(jī)系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，本文開展了對數(shù)字化IGBT逆變焊機(jī)控制系統(tǒng)的研究工作，設(shè)計(jì)了數(shù)字化逆變焊機(jī)的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機(jī)”的概念，分析了數(shù)字化焊機(jī)較傳統(tǒng)的焊機(jī)的優(yōu)勢，然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展形勢，針對數(shù)字信號處理技術(shù)的特點(diǎn)，闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個(gè)數(shù)字化逆變焊機(jī)的設(shè)計(jì)思路和方案，簡要介紹了數(shù)字信號處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點(diǎn)，較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號。 逆變焊機(jī)的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(逆變頻率20KHz)，由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及元件的選型和參數(shù)的計(jì)算，并對所設(shè)計(jì)的主電路進(jìn)行了Matlab計(jì)算機(jī)仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU，由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點(diǎn)，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護(hù)模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對整個(gè)焊接電源進(jìn)行了實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制與焊接過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制，即：控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計(jì)了專門的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動模塊M57959L，進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，采用離散的PI控制算法計(jì)算后，輸出相應(yīng)的控制量來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動脈沖的脈寬，進(jìn)而調(diào)制輸出電流，達(dá)到控制焊機(jī)輸出的目的。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅(qū)動的實(shí)驗(yàn)波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機(jī)的工作要求。 最后，在對本文做簡要總結(jié)的基礎(chǔ)上，對于本逆變焊機(jī)的進(jìn)一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機(jī)控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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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?fù)浣Y(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(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，解決了這一類拓?fù)渌灿屑夹g(shù)問題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓?fù)渥澹治霰容^了各種拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，確定了以IBFBC為研究對象。對IBFBC進(jìn)行了詳細(xì)的穩(wěn)態(tài)分析和小信號建模分析，為其分析、設(shè)計(jì)和搭建實(shí)驗(yàn)平臺提供了電路理論基礎(chǔ)。 理論上分析了IBFBC起動時(shí)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(jìn)行了改造，利用DSP能靈活產(chǎn)生PWM波的特點(diǎn)采用了新的控制策略，成功實(shí)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(shí)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(jī)時(shí)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(hù)停機(jī)，采用了繞組磁復(fù)位的方法，把輸入電感設(shè)計(jì)成反激式變換器形式，突然停機(jī)時(shí)，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(hù)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(jì)方法，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)際因素，進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，為實(shí)際系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，并已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力系統(tǒng)自動化水平的提高以及新的變電站通信標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的正式頒布，研究新型數(shù)字保護(hù)裝置已經(jīng)變的刻不容緩。本論文圍繞設(shè)計(jì)和研制一套能符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)下變電站應(yīng)用的新型數(shù)字保護(hù)裝置這一課題，主要研究以太網(wǎng)通信在數(shù)字保護(hù)中應(yīng)用的可行性并參與設(shè)計(jì)基于雙網(wǎng)冗余的高速以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺，在基于網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺上移植嵌入式操作系統(tǒng)Vxworks，討論基于VxWorks的微機(jī)保護(hù)任務(wù)的劃分并詳細(xì)介紹了實(shí)現(xiàn)饋線保護(hù)的功能和試驗(yàn)測試結(jié)果。 論文開始概述了目前國內(nèi)外數(shù)字繼電保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀并簡單分析了變電站自動化通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IEC61850，對未來保護(hù)裝置發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，明確了微機(jī)繼電保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化、平臺化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向。本課題組研制的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)裝置則充分的考慮了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)分層的意義和未來變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，其研究對變電站改造和建設(shè)符合lEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動化系統(tǒng)有重要意義。 論文首先分析數(shù)字式繼電保護(hù)裝置硬件平臺的發(fā)展過程，介紹了基于以太網(wǎng)通信技術(shù)的通用網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)硬件平臺設(shè)計(jì)構(gòu)想，并說明了全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺的優(yōu)點(diǎn)。全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺采用模件化設(shè)計(jì)，整個(gè)裝置具體功能模件包括交流變換模件、數(shù)據(jù)采集模件、數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯處理模件、開入開出模件、以太網(wǎng)Hub模件、電源模件以及人機(jī)接口模件。 其次，概述以太網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn)，并分析以太網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用于變電站自動化系統(tǒng)的可行性。根據(jù)提高以太網(wǎng)通信實(shí)時(shí)性的研究現(xiàn)狀，介紹雙網(wǎng)冗余高速以太網(wǎng)通信方案的實(shí)現(xiàn)，特別詳細(xì)闡述了基于以太網(wǎng)控制芯片LAN91Clll的以太網(wǎng)通信接口的設(shè)計(jì)，給出LAN91C111的初始化、以太網(wǎng)通信發(fā)送模塊以及以太網(wǎng)通信中斷接受模塊的流程。 再次，分析了在繼電保護(hù)產(chǎn)品軟件系統(tǒng)中應(yīng)用前后臺系統(tǒng)和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的區(qū)別，闡明在繼電保護(hù)硬件平臺上應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks的優(yōu)勢。并重點(diǎn)闡述在嵌入式處理器AT91RM9200上移植VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的過程。 論文分析了數(shù)字繼電保護(hù)軟件任務(wù)劃分的基本原則，合理劃分?jǐn)?shù)字保護(hù)的任務(wù)和任務(wù)優(yōu)先級，并通過調(diào)試工具WindView驗(yàn)證任務(wù)調(diào)度的正確性。詳細(xì)的介紹網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺上實(shí)現(xiàn)饋線保護(hù)的具體功能和保護(hù)邏輯，最后通過試驗(yàn)測試，證明裝置各項(xiàng)性能優(yōu)越。 最后，對本論文所開展的工作作了總結(jié)，并對進(jìn)一步研究的方向進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： 嵌入式 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 保護(hù)裝置
上傳時(shí)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(diǎn)。驅(qū)動電機(jī)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(jià)值。 本文主要研究混合動力車用交流驅(qū)動電機(jī)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(jì)了一種基于DSP的交流驅(qū)動電機(jī)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(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合HEV對驅(qū)動電機(jī)的特性要求，選擇交流異步電機(jī)作為HEV的驅(qū)動電機(jī)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(jī)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(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩和勵(lì)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(jī)矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 最后，以一臺5kw異步電機(jī)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(jì)了基于DSP的矢量控制具體的軟件實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化的HEV驅(qū)動電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。論文給出了驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行的調(diào)試結(jié)果并進(jìn)行了分析。 實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-06
上傳用戶：banyou
在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動機(jī)，交流傳動變得越來越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動場合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動脈動，而對于這些應(yīng)用場合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動的抑制問題。本文針對電機(jī)傳動系統(tǒng)中參數(shù)變化對電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識來提高永磁同步電動機(jī)的控制性能，借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，對永磁同步電動機(jī)的磁場定向控制，參數(shù)辨識，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對通過參數(shù)辨識抑制轉(zhuǎn)矩脈動進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對不同情況，通過改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對永磁同步電動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動辨識的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識，該方法不需要觀測的磁鏈信號，消除了磁鏈觀測和參數(shù)辨識的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對電機(jī)參數(shù)辨識以后，仍然是非線性方程，為了對電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，通過軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動系統(tǒng) 參數(shù)辨識
上傳時(shí)間： 2013-07-28
上傳用戶：鳳臨西北
在傳統(tǒng)的直線驅(qū)動場合，都是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供原動力，再由絲杠、絲桿、齒條等中間機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動。這樣的設(shè)置，不僅在中間傳動過程中消耗了大量的能量，而且摩擦產(chǎn)生的噪聲也非常明顯，同時(shí)也給系統(tǒng)的維護(hù)工作帶來了麻煩。 直線電機(jī)的出現(xiàn)可以使上述問題得到解決，由于具備直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動的能力，直線電機(jī)已經(jīng)在機(jī)床驅(qū)動、集成電路組裝等場合逐漸取代了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的位置。 自19世紀(jì)中期直線電機(jī)的概念被首次提出以來，經(jīng)過孕育、實(shí)驗(yàn)、開發(fā)和實(shí)用這四個(gè)階段的發(fā)展，并借助于電力電子技術(shù)，以及日漸成熟的直線電機(jī)控制技術(shù)，直線電機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等各個(gè)方面。 與旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似，按工作原理的不同，直線電機(jī)也有著各種類型，應(yīng)用較多的是直線步進(jìn)電機(jī)、直線同步電機(jī)和直線感應(yīng)電機(jī)。其中直線步進(jìn)電機(jī)更多的是應(yīng)用在需要精確定位的場合，比如半導(dǎo)體工業(yè)；后兩者則被應(yīng)用在需要連續(xù)和大推力的場合，比如機(jī)床。而直線同步電機(jī)，尤其是永磁直線同步電機(jī)，憑借更大的單位面積推力、更高的效率等優(yōu)點(diǎn)受到了更多的青睞，與此同時(shí)，由于沒有了勵(lì)磁繞組，電機(jī)的整個(gè)結(jié)構(gòu)也得以簡化。另一方面，我國豐富的稀土資源也為這種電機(jī)的發(fā)展提供了廣泛空間。 作為一種較為新穎的電機(jī)，目前國內(nèi)仍缺乏系統(tǒng)化的永磁直線同步電機(jī)設(shè)計(jì)方案，尤其是電樞繞組部分。常用的方法仍是基于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如使用雙層疊繞組方案。通過對實(shí)際電機(jī)的軟件模擬，我們發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)思路的表現(xiàn)并不能令人滿意，比如造成了動子線圈槽滿率過大，電機(jī)設(shè)計(jì)難以形成系列化等缺點(diǎn)，而電機(jī)本身輸出推力的波動也較大。 針對傳統(tǒng)方案的一系列缺點(diǎn)，本文提出了一種新的永磁直線同步電機(jī)設(shè)計(jì)方案。該方案基于“單元電機(jī)”的概念，使用單層同心式線圈。當(dāng)目標(biāo)推力要求變化時(shí)，只需改變“單元電機(jī)”的數(shù)目和排列組合的方式，就可以達(dá)到改變的目的。而每個(gè)單元中的繞組連接方式則不需要改變，由此避免了繁瑣而復(fù)雜的繞組設(shè)計(jì)，這就給電機(jī)的系列化設(shè)計(jì)帶來了便捷。同時(shí)，單層繞組的使用也更方便嵌線，也更有利于降低銅耗，提高效率。 在完成單元電機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)的基礎(chǔ)上，本文利用加拿大Infolytica公司出品的電磁場有限元分析軟件MagNet對電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行了模擬，并得到了電機(jī)的額定輸出推力曲線和反電動勢曲線，輸出推力曲線較之傳統(tǒng)方案也更平穩(wěn)。體現(xiàn)了該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)越性。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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