帶整流負載的同步發電機在一些需要高品質直流電源的場所,如艦船電力推進、郵電通訊、飛機等電源系統得到了廣泛應用,并且受到了許多學者的關注,其研究領域主要涉及數字仿真、數學模型、穩態分析以及運行穩定性等方面。 本文對MATLAB/Simulink中的電機模型進行了深入的研究。針對MATTAB中電機仿真模型的不足和本文研究的需要,提出了同步發電機定、轉子分解的狀態方程,利用MATLAB工具箱建立了新的同步電機仿真模型并進行了封裝,為進行帶整流橋負載同步電機系統的分析與研究打下了很好的基礎。 對帶整流橋負載同步發電機整流系統穩態運行特性進行了分析,采用定、轉子分解模型建立了整流系統仿真模型。證明了在假定轉子磁鏈守恒,即忽略轉子電阻影響的條件下,定、轉子分解模型很容易轉變為帶三相對稱非線性負載的同步電機穩態分析模型。介紹了根據這一模型推導出的解析計算公式,給出了計算方法和步驟,并編寫了計算程序,便于工程上直接使用。與仿真結果的對比驗證了該解析計算的正確性。同時,仿真證實了忽略轉子電阻影響會給計算結果帶來一定的誤差,但是,在轉子電阻正常值范圍內,忽略其影響是允許的。 對帶有反電動勢負載的同步發電機整流系統的穩定性進行了仿真研究,將系統中的各個參數對系統穩定性的影響進行了仿真。為了解決穩定性仿真計算量大、計算時間長的問題,利用同步電機換相計算的穩態公式,對同步電機分解模型的定子部分和整流橋部分進行了簡化處理,得到了同步發電機整流系統穩定性分析簡化模型。通過兩種模型的仿真計算,證實了該簡化模型與非簡化模型的仿真結果相當一致。這樣既解決了帶有反電動勢負載的同步發電機整流系統的穩定性仿真計算的計算速度問題,也證明了換相過程及其產生的諧波對系統的穩定性沒有影響。
上傳時間: 2013-06-19
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隨著現代科學技術的迅速發展和人們對數據采集技術要求的日益提 高,近年來數據采集技術得到了長足的發展,主要表現為精度越來越高, 傳輸的速度越來越快。但是各種基于ISA、PCI 等總線的數據采集系統存 在著安裝麻煩、受計算機插槽數量、地址、中斷資源的限制、可擴展性 差等缺陷,嚴重的制約了它們的應用范圍。USB 總線的出現很好的解決了 上述問題,它是1995 年INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM 等公司為解決傳 統總線的不足而推出的一種新型串行通信標準。為了適應高速傳輸的需 要,2004 年4月,這些公司在原來1.1 協議的基礎上制定了USB2.0 傳輸 協議,使傳輸速度達到了480Mb/s。該總線具有安裝方便、高帶寬、易擴 展等優點,已經逐漸成為現代數據采集傳輸的發展趨勢。 以高速數字信號處理器(DSPs)為基礎的實時數字信號處理技術近 年來發展迅速,并獲得了廣泛的應用。TMS320C6713 是德州儀器公司 ( Texas Instrument ) 推出的浮點DSPs , 其峰值處理能力達到了 1350MFLOPS,是目前國際上性能最高的DSPs 之一。同時該DSPs 接口豐 富,擴展能力強,非常適合于做主控芯片。 基于TMS320C6713 和USB2.0,本文設計了一套多路實時信號采集系 統。該設計充分利用了高速數字信號處理器TMS320C6713 和USB 芯片 CY7C68001 的各種優點,實現了傳輸速度快,采樣精度高,易于擴展,接口簡單的特點。在本文中詳細討論了各種協議和功能模塊的設計。本文 的設計主要分為硬件部分和軟件部分,其中硬件部分包括模擬信號輸入 模塊,AD 數據采集模塊,USB 模塊,所有的硬件模塊都在TMS320C6713 的協調控制下工作,軟件部分包括DSP 程序和PC 端程序設計。總的設計 思想是以TMS320C6713為核心,通過AD 轉換,將采集的數據傳送給 TMS320C6713 進行數據處理,并將處理后的數據經過USB 接口傳送到上位 機。
上傳時間: 2013-04-24
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現代交流調速系統中,永磁同步電機(PMSM)由于其良好的性能,正得到越來越廣泛地應用。永磁同步電機的控制策略有很多,不同的控制策略各有千秋。有的滿足了高性能要求,但成本卻很高;有的滿足了硬件低成本要求,但軟件算法非常復雜、或者性能不理想,等等。因此,針對實際的應用場合,開發出性能價格比優越的控制器系統是非常有價值的。 本課題就是基于此思想,兼顧硬件成本和軟件可行性,運用低成本策略、較優的軟件算法設計出雙閉環控制器系統,在低成本傳感器條件下實現了永磁同步電機正弦波驅動控制。 本文根據永磁同步電機磁場定向下的空間矢量數學模型,對其控制所需的位置、速度和電流參數展開分析。提出了基于離散位置信號進行位置預估的原理,并分析了復雜工況下位置信號的矯正問題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉換,解決了肩動過程中永磁同步電機脈動和失步問題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機系統直流側電阻采樣計算相電流原理。設計了基于英飛凌XC164CM單片機的控制系統,外圍功率驅動電路以及過電流保護等電路。編制了基于離散位置信號的永磁同步電機電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語言程序,完成了軟件和系統的調試。 最后,進行了一系列的實驗論證,并取得了理想的效果。
上傳時間: 2013-04-24
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本文的主要工作是設計與開發了用于機床主軸直接驅動的全數字化永磁同步電動機矢量控制系統的軟硬件平臺,并利用該平臺進行了仿真和實驗研究,仿真和實驗結果驗證了該系統設計方案的可行性。 首先,詳細闡述了坐標變換理論,根據永磁同步電動機的本體結構推導了其在各坐標系下的數學模型,深入研究了永磁同步電動機的矢量控制原理和id=0控制策略,此外對空間電壓矢量脈寬調制(SVPWM)的基本原理和特性進行了研究。 其次,采用MATLAB軟件建立了電機系統的仿真模型。整個仿真系統包括PMSM模塊、Power Module模塊、測量模塊、坐標變換模塊、電流、轉速調節模塊和SVPWM模塊等。仿真結果驗證了矢量控制和SVPWM技術應用于本系統的可行性,同時為系統平臺設計提供了理論依據。 再次,為了提高系統的動靜態特性和減小轉動脈動,采用DSP TMS320F2812為核心進行了永磁同步電動機全數字矢量控制系統的軟硬件設計。系統硬件包括電流檢測、速度檢測、顯示電路、驅動電路、主電路和系統保護電路等;系統軟件由DSP編程實現,采用基于id=0的轉子磁場定向矢量控制方法,完成對永磁同步電動機的解耦控制。速度調節器和電流調節器采用常規PI控制算法,逆變器采用SVPWM控制策略。同時,給出了系統各模塊的軟件流程圖,包括系統初始化程序、速度和電流調節程序、SVPWM的實現以及功率驅動保護等子程序等。 最后,在實驗平臺上做了大量深入的實驗研究工作,并對試驗波形做了深入分析。結果表明,該系統具有能夠響應速度快,低轉速運行平穩和抗干擾能力強等優點,可以滿足主軸直接驅動要求。
上傳時間: 2013-05-18
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本文研究的課題主要是基于ARM平臺和GSM短消息之上的遠程電機數據采集和實時監控。應用背景是城市污水泵站的無線監測和控制系統的實現需求,該系統采用分布式控制技術和無線通訊的方式,統一調配全市污雨水的排放,汛期社會效益非常突出。但是采用專用無線通訊設備,專用性很強且價格較為昂貴,無法實現高速聯接,不易于更新換代。 對于眾多城市的雨污水泵站控制系統,本文提出的低成本的智能控制系統和GSM短消息相結合的技術非常實用。它可以有效地減輕工作人員的勞動強度,降低企業的生產成本。同時,GSM網絡所具有的強大功能,人們可以期待高度開放、使用靈活方便、功能強大的低成本智能控制系統的出現,特別是在舊有泵站的技術改造中。 在本文中主要就這一技術的幾個關鍵部分比如被控電機的數據采集和監控信息的短消息編解碼傳輸做了深入探討。對GSM短消息協議的研究和編解碼傳輸的實現是本文研究的難點和重點。GSM短消息協議是一個很復雜的通信協議,要想掌握它還必須理解GSM系統協議的相關部分,這就要求研究者必須有比較深厚的通信技術知識。
上傳時間: 2013-06-19
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本文從課題要求和實際應用的角度出發,設計了以TMS320F240為核心的永磁同步電機矢量控制系統,詳細敘述了控制系統的搭建方法,并對永磁同步電機的初始位置檢測和死區補償作了理論的研究.本文的結構和主要研究內容如下:第一章介紹了永磁電機的原理、現狀和發展歷史.第二章對永磁同步電機的基本結構和數學模型做了詳細的介紹.介紹了永磁同步電機控制系統的主要組成部分電流環,轉速環和位置環的常見控制策略,這三個環之間的關系和如何綜合調節這三個環.控制系統采用的是矢量控制方法,本章最后詳細地分析了永磁同步電機的矢量控制策略,這種策略的軟件實現方法,并給出了基于MATLAB/SIMULINK的控制系統仿真.第三章從介紹了實際的電路設計,包括搭建以TMS320F240為核心的控制系統的搭建,智能功率模塊IPM的使用及控制的主要方法,控制面盤的設計.第四章分析了永磁同步電機控制系統中的一個主要問題:初始位置檢測.分析了現有的初始位置檢測的主要方法,并提出了一種利用永磁同步電機的凸極效應和非線性的磁化特性來估算轉子初始位置的方法.第五章介紹了矢量控制永磁同步電機矢量控制系統的死區補償問題.
上傳時間: 2013-04-24
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裝備多個電機的分布式驅動電動車,由于其特殊的布置形式而在提高汽車操縱穩定性方面具有令人矚目的潛力。本課題針對雙電機分布式驅動電動車中速度位置傳感器信號的處理,以及實施車體穩定性控制的上位機與電機控制器間信息交換開展了研究。 雙電機分布式驅動電動車中使用了旋轉變壓器作為電機轉子(車輪)速度位置傳感器。本文采用旋轉變壓器/數字轉換器(RDC)芯片AD2S90實現旋變信號的解調,此方案成功應用在分布式驅動電動車永磁同步電機控制系統中;同時提出了使用TMS320F2812,運用過采樣、數字濾波技術直接解調旋變信號的軟件方案,此方案的優點在于省去了RDC芯片的成本,同時可以方便的改變算法參數,在系統硬件、軟件算法時間耗費和濾波特性之間做出靈活的選擇。 采用CAN總線通訊技術實現上位機與兩電機控制器間的轉矩和速度信息交換。課題進行了車體CAN通訊軟硬件設計。基于CAN總線的分布式驅動電動車運行穩定,電機轉矩響應迅速。CAN通訊滿足了車體穩定性控制的實時性和可靠性要求,同時具有極佳的擴展能力。
上傳時間: 2013-07-07
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高性能伺服控制系統日益廣泛地應用于現代工業、家用電器和國防等各個領域。采用先進控制策略和全數字控制技術的永磁同步電機伺服系統,已成為高性能伺服系統發展的主流方向。應用在交流伺服系統上的背景技術不斷進步,同時市場對伺服系統性能、成本及自適應能力的要求也不斷提高。 本文從詳細分析了永磁同步電機的數學模型和矢量控制的基本原理,選取了基于id=0轉子磁場定向矢量控制方式,采用電壓空間矢量(SVPWM)調制技術,建立了位置、轉速、電流三閉環控制的永磁同步電機伺服系統。針對伺服系統在運行過程中參數變化及負載擾動等問題,深入分析了連續與離散系統滑模變結構控制器設計的基本原則和方法,將滑模變結構控制與矢量控制相結合,改進了基于趨近率的單段滑模面變結構控制,設計了適用于矢量控制位置伺服系統的分段式滑模變結構控制器。在Matlab/Simulink7.1仿真環境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實驗系統平臺進行了詳盡的仿真和實驗研究。結果表明本系統滿足高性能伺服控制系統的基本要求,滑模變結構控制能夠有效應用于矢量控制伺服系統并提高其魯棒性。
上傳時間: 2013-07-18
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無刷直流電機,是隨著電力電子技術的發展和新型永磁材料的出現而迅速成熟起來的一種機電一體化電機.隨著無刷直流電機在各個領域的廣泛應用,其常用的帶位置傳感器控制方法暴露出了越來越多的局限性.同時,隨著計算機技術和電子技術的不斷發展,基于高性能數字信號處理器的"狀態觀測器"法無位置傳感器控制則漸漸成為研究的熱點.論文在詳細介紹了"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制原理的基礎上,建立了基于"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統模型,對模型中誤差造成的原因作出了定性和定量的分析,給出了解決的辦法.另外,論文以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A數字信號處理器為核心,設計了一套基于"擴展卡爾曼濾波法"的無位置傳感器無刷直流電機控制系統,并給出了各模塊的設計電路.文中介紹了系統的各個組成部分,并給出了系統的抗干擾措施."三段式"起動技術是無傳感器無刷直流電機控制中的常用起動方法,也是"擴展卡爾曼濾波法"控制中的一個重要環節.文中對"三段式"起動技術中轉子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換三部分進行了詳細的分析和討論,指出了各部分的難點,給出了相應的解決方法.基于"擴展卡爾曼濾波法"的控制系統中包含了大量的運算和多路的AD采集,因此不可避免存在系統和測量誤差以及干擾噪聲,論文著重對系統誤差、量測誤差和干擾噪聲三個方面作了詳細的分析,并提出了解決的方法.對于噪聲信號的數字化處理,論文探討了常用的幾種數字濾波算法并給出了仿真波形.在前面所設計的控制系統的基礎上,論文介紹了"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統的運行調試過程,分析了調試中出現的問題并提出了解決的方法.最后,文中給出了系統調試中的電壓、反電勢以及相電流等信號的實測波形,并與仿真結果作了比較分析.
上傳時間: 2013-07-30
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在工農業生產和自動控制方面,經常要用到低速驅動,以前一般采用電動機加減速器或永磁感應子式電動機來實現,但是他們存在著很多缺點和不足。隨著分數槽繞組結構的提出,分數槽永磁同步電機在低速驅動領域的應用越來越廣泛。本文將對這種特殊結構的電機進行詳細的介紹和分析。 分數槽繞組和整數槽繞組是電機繞組的兩種重要形式。本文首先從電機結構和繞組電感兩個方面對分數槽繞組電機和整數槽繞組電機進行比較,以加深對分數槽繞組結構的理解。分數槽繞組也存在對稱性問題,即并不是所有的分數槽繞組都是各相對稱的,接下來本文給出了分數槽繞組的對稱條件,為分數槽繞組電機的設計提供依據。在分數槽電機中,節距y=1的分數槽繞組是一種非常重要的繞組,是中小型永磁電機和永磁交流伺服電機使用最多的的分數槽繞組,本文將對這種繞組形式進行詳細介紹,為了便于以后分析和應用,還將給出這類電機常用的極槽配合和繞組的各種參數。整數槽電機60°相帶繞組的排列比較簡單,分數槽電機則顯的比較復雜,本文將具體介紹兩種繞組排列方法來解決這一問題。
上傳時間: 2013-04-24
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