論文針對兩輪電動車輛(EV)用稀土永磁(REPM)無刷同步電動機(SM)，分別進行了正弦波和方波兩種工作方式下的控制技術(shù)研究。論文在全面分析正弦波和方波無刷電機工作原理、調(diào)速控制方法及其性能特點的基礎(chǔ)上，分別對36VDC電動自行車和96VDC電動摩托車用稀土永磁無刷同步電動機進行了正弦波、方波驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)建和控制電路設(shè)計。 論文采用高集成度智能專用芯片與廉價的EEPROM配合作為核心控制單元，生成穩(wěn)定的SPWM脈沖信號，構(gòu)成36VDC正弦波驅(qū)動系統(tǒng)，其外圍電路簡單緊湊，克服了傳統(tǒng)SPWM信號產(chǎn)生方法中微處理機程序容易“跑飛”和模擬系統(tǒng)復(fù)雜的缺陷。同時，采用專用PWM調(diào)制芯片和硬件邏輯器件構(gòu)成96VDC方波驅(qū)動系統(tǒng)，采用寬范圍輸入電壓的開關(guān)電源實現(xiàn)系統(tǒng)的控制供電，將直流電機系統(tǒng)常用的電流截止負反饋電路引入無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)中，提高了大功率方波驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性，其原理樣機性能穩(wěn)定，負載電流可達30A。 兩種系統(tǒng)測試結(jié)果分析對比表明：相同結(jié)構(gòu)的稀土永磁無刷同步電動機，采用正弦波或方波驅(qū)動控制各有利弊。正弦波驅(qū)動采用變頻調(diào)速，電機運行平穩(wěn)，利用弱磁調(diào)速，還可實現(xiàn)超高速恒功率運行，但易于失步；而方波驅(qū)動采用PWM調(diào)壓調(diào)速，電機則具有良好的控制特性，機械特性較硬，起動轉(zhuǎn)矩大，車輛提速快，適于爬坡，但轉(zhuǎn)矩脈動較大。 綜上所述，采用方波驅(qū)動更適合于兩輪電動車輛的運行特點，論文介紹的方波驅(qū)動系統(tǒng)在電動車輛應(yīng)用領(lǐng)域有著較好的發(fā)展前景。
標簽： 電動車輛 驅(qū)動控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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為設(shè)計高性能、低損耗的電機，需要準確地分析電機鐵耗。本文從鐵磁材料的磁化特點出發(fā)，以分離鐵耗模型為基礎(chǔ)，對交變磁化以及旋轉(zhuǎn)磁化條件下鐵磁材料和電機的鐵耗進行分析和計算，分別從理論和實踐角度著重就電機鐵耗計算和測量中的一些相關(guān)問題作了深入研究。 按照分離鐵耗模型，鐵心損耗可以分成磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗。本文首先從交流磁滯回線的產(chǎn)生機理出發(fā)，在Preisach靜態(tài)磁滯模型的基礎(chǔ)上，利用極限磁滯回線的對稱性，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立了Preisach人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯仿真模型，實現(xiàn)了對鐵磁材料交流磁滯回線的理論計算，為磁滯損耗的理論分析和計算奠定了基礎(chǔ)；為對交流磁滯回線進行實測，本文給出了一種采用愛潑斯坦方圈測量鐵磁材料交流磁滯回線與磁滯損耗的新方法，該方法克服了環(huán)形樣片測量法的不足，操作簡單，且測量精度高，具有較好的實用價值。利用該方法得到的實驗數(shù)據(jù)很好地驗證了理論計算結(jié)果。 對渦流損耗以及異常損耗的計算模型，本文系統(tǒng)地給出了其推導過程，對模型中的參數(shù)進一步加以明確，并對模型的特點進行了分析。鐵磁材料異常損耗計算模型是基于統(tǒng)計學原理推導而來的，模型中參數(shù)的確定涉及到鐵磁材料的微觀特性，本文給出了通過實驗確定其參數(shù)的具體方法；考慮到工程中異常損耗計算模型是其理論模型的簡化形式，文中對兩者的差別進行了分析。 在分析電機鐵耗時，既要考慮鐵心材料本身的損耗特性，也要考慮電機供電方式以及鐵心中磁場變化等因素對鐵耗的影響。在對鐵磁材料損耗特性分析的基礎(chǔ)上，本文考慮到局部磁滯回環(huán)對電機鐵耗的影響，推導了計及局部磁滯作用的電機鐵耗模型，并從理論上對C.P.Steinmetz的磁滯損耗經(jīng)驗公式進行了驗證，從而明確了公式中經(jīng)驗系數(shù)的物理意義；同時通過實驗研究，分析了磁化頻率對磁滯損耗系數(shù)的影響，提出了在磁化頻率較高時分段確定磁滯損耗系數(shù)的方法；考慮到現(xiàn)代電機控制策略以及供電方式的多樣性，本文對正弦波、方波以及三角波電壓供電時鐵心材料的交變鐵耗模型分別進行了推導，給出了其解析表達式，并通過實測證明了模型的有效性；對SPWM這類應(yīng)用較為廣泛的非正弦供電方式，推導了電機交變損耗的一般計算模型，分析了SPWM變頻器供電時電機鐵耗與變頻器參數(shù)的關(guān)系，給出了其關(guān)系的數(shù)量表達式; 同時采用改進的愛潑斯坦方圈試驗平臺對非正弦供電條件下的鐵磁材料損耗和電機鐵耗進行了實驗研究。 考慮到電機鐵心制造過程中沖壓對鐵心材料特性的影響，本文提出了一套簡便的對鐵磁材料進行沖壓影響研究的實驗方法，利用該方法，有效地對材料的沖壓影響特性進行了分析。在實驗研究的基礎(chǔ)上，本文推導了考慮沖壓影響時的鐵磁材料損耗的修正系數(shù)，從而在傳統(tǒng)交變鐵耗分離模型的基礎(chǔ)上，建立了計及沖壓影響的電機鐵耗計算模型。對模型中引入的沖壓影響修正系數(shù)，給出了詳細的推導過程和明確的計算方法，從而使傳統(tǒng)的經(jīng)驗修正方法得到改善。 在旋轉(zhuǎn)電機中，除交變磁化外，同時還存在大量的旋轉(zhuǎn)磁化。本文對旋轉(zhuǎn)磁化的物理機理進行了初步探討，分析了旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗特點，系統(tǒng)介紹了當前鐵磁材料旋轉(zhuǎn)磁化性能以及旋轉(zhuǎn)磁化損耗實驗測量和理論計算的方法和手段。 在以上鐵耗理論的基礎(chǔ)上，充分考慮鐵心的非線性及磁滯特性，本文建立了一般條件下的鐵心動態(tài)電路模型，并將該模型應(yīng)用于異步電動機鐵心等效電路中，推導了異步電動機動態(tài)鐵耗的分離等效電阻。以一臺三相異步電動機為樣機，采用以上鐵耗的動態(tài)分離等效電阻，有效地對電機鐵耗進行了分離，從而為深入研究電機的動態(tài)鐵耗特性提供了便利。 論文最后以一臺永磁無刷直流電機為例，對電機的運行特性以及鐵心損耗進行了分析計算。分析中應(yīng)用場路結(jié)合法，建立了永磁無刷電機換流等效電路模型，采用鏡像法建立了深槽無刷電機電樞反應(yīng)分析模型；在電機鐵耗分析中，推導了考慮旋轉(zhuǎn)磁化的電機鐵耗工程計算模型，對樣機鐵耗進行了理論計算，并通過構(gòu)建實驗平臺，對旋轉(zhuǎn)磁化條件下的樣機空載鐵耗進行了測量，最終理論值與實測值吻合良好，證明了上述方法的有效性。
標簽： 旋轉(zhuǎn)電機 損耗 分
上傳時間： 2013-07-02
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在伺服系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)高精度的控制，往往需要實時地檢測出電動機轉(zhuǎn)子的位置。用來檢測電動機轉(zhuǎn)子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。光電編碼器雖然能夠達到很高的精度，但是它的抗干擾性差，不宜應(yīng)用在條件惡劣的場合中；相比較而言，旋轉(zhuǎn)變壓器（簡稱旋變）由于結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，抗干擾性強，能夠應(yīng)用在各種條件惡劣的場合中，所以獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。 本文采用的旋變樣機是一種新型的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。分析了它的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、定子繞組的連接方式以及轉(zhuǎn)子形狀的優(yōu)化；并在此基礎(chǔ)上，推導出了它的正余弦輸出反電勢的表達式；最后在電磁場分析軟件Ansoft中，以樣機為原型建立了仿真模型，分析了它內(nèi)部的電磁場分布以及正余弦輸出反電勢的波形。 其次，本文設(shè)計了一種以DSP為核心的R2D電路系統(tǒng)。它以振蕩電路產(chǎn)生的正弦波電壓信號作為旋變的激勵信號，加上相關(guān)的外圍電路，構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)變壓器一數(shù)字轉(zhuǎn)換器，解算出了旋變的軸角θ；并在此基礎(chǔ)上，分析了產(chǎn)生角度解算誤差的各種因素，同時計算出了旋變的轉(zhuǎn)速n。 最后，在上述解算方案的基礎(chǔ)上，本文又給出了第二種解算方案，即：DSP產(chǎn)生的方波經(jīng)過濾波之后作為旋變的激勵信號，解算出了旋變的軸角θ；然后比較了這兩種解算方案的優(yōu)缺點，重點分析了激勵信號中的諧波分量對正余弦輸出反電勢以及角度解算的影響。
標簽： R2D 旋轉(zhuǎn)變壓器 電路
上傳時間： 2013-04-24
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電子功能模件是機電產(chǎn)品的基本組成部分，其水平高低直接決定整個機電產(chǎn)品的工作質(zhì)量。當前PCB自動測試系統(tǒng)大多為歐美產(chǎn)品，價格相當昂貴，遠遠超出我國中小電子企業(yè)的承受能力。為了提高我國中小企業(yè)電子設(shè)備的競爭力，本課題研發(fā)了適合于我國中小企業(yè)、價格低廉、使用方便的PCB路內(nèi)測試系統(tǒng)。 本文首先詳細介紹了PCB各種檢測技術(shù)的原理和特點，然后根據(jù)本課題面向的用戶群和他們對PCB測試的需求，組建PCB內(nèi)測試系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于虛擬儀器設(shè)計思想，以PCB上模擬電子器件、組合邏輯電路及由其構(gòu)成的功能模塊等為被測對象，包括路內(nèi)測試儀、邏輯分析單元、信號發(fā)生器、高速數(shù)據(jù)采集器、多路通道掃描器及針床。其中：路內(nèi)測試儀對不同被測對象選擇不同測試方法，采用電位隔離法實現(xiàn)了被測對象與PCB上其他元器件的隔離，并采用自適應(yīng)測試方法提高測試結(jié)果的準確度。邏輯分析單元主要采用反向驅(qū)動技術(shù)測試常見的組合邏輯電路。信號發(fā)生器能同時產(chǎn)生兩路正弦波、方波、斜波、三角波等常用波形。數(shù)據(jù)采集器能同時采集四路信號，以USB接口與主機通訊。多路通道掃描器采用小型繼電器陣列來實現(xiàn)，可擴展性好。針床采用新型夾具，既保證接觸性能，又不至破壞觸點。 實踐表明，本系統(tǒng)能對常用電子功能模件進行自動測試，基本達到了預(yù)期目標。
標簽： PCB 故障診斷 測試系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-06
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任意波形發(fā)生器已成為現(xiàn)代測試領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的通用儀器之一，代表了信號源的發(fā)展方向。直接數(shù)字頻率合成(DDS)是二十世紀七十年代初提出的一種全數(shù)字的頻率合成技術(shù)，其查表合成波形的方法可以滿足產(chǎn)生任意波形的要求。由于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)具有高集成度、高速度、可實現(xiàn)大容量存儲器功能的特性，能有效地實現(xiàn)DDS技術(shù)，極大的提高函數(shù)發(fā)生器的性能，降低生產(chǎn)成本。 本文首先介紹了函數(shù)波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地敘述了用FPGA完成DDS模塊的設(shè)計過程，接著分析了整個設(shè)計中應(yīng)處理的問題，根據(jù)設(shè)計原理就功能上進行了劃分，將整個儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個部分來實現(xiàn)。最后就這三個部分分別詳細地進行了闡述。 在實現(xiàn)過程中，本設(shè)計選用了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作為產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用了三星公司的上S3C2440作為控制芯片。本設(shè)計中，F(xiàn)PGA芯片的設(shè)計和與控制芯片的接口設(shè)計是一個難點，本文利用Altera的設(shè)計工具QuartusⅡ并結(jié)合Verilog—HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。論文最后給出了系統(tǒng)的測量結(jié)果，并對誤差進行了一定分析，結(jié)果表明，可輸出步進為0.01Hz，頻率范圍0.01Hz～20MHz的正弦波、三角波、鋸齒波、方波，或0.01Hz～20KHz的任意波。通過實驗結(jié)果表明，本設(shè)計達到了預(yù)定的要求，并證明了采用軟硬件結(jié)合，利用FPGA技術(shù)實現(xiàn)任意波形發(fā)生器的方法是可行的。
標簽： FPGA 函數(shù)信號發(fā)生器
上傳時間： 2013-08-03
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隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，電子測量技術(shù)被廣泛應(yīng)用在電子、機械、醫(yī)療、測控及航天等各個領(lǐng)域，而電子測量技術(shù)要用到各種形式的高質(zhì)量信號源，因此任意波形發(fā)生器的研制就具有非常重要的現(xiàn)實意義。 本文便是基于DDS(DirectDigitalSynthesis)技術(shù)進行任意波形發(fā)生器研制的。要求可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波與鋸齒波等常規(guī)波形，而且能夠產(chǎn)生任意波形，從而滿足研究的需要。具體工作如下： (一)介紹國內(nèi)外關(guān)于任意波形發(fā)生器研究的發(fā)展情況，闡述頻率合成技術(shù)的各種方式與技術(shù)對比情況，并選定直接數(shù)字頻率合成技術(shù)進行研制。 (二)介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計構(gòu)成與功能實現(xiàn)，并對系統(tǒng)部件進行逐一細述。選用單片機作為控制模塊，使用FPGA實現(xiàn)DDS功能作為技術(shù)核心，并對外圍電路的設(shè)計與接口技術(shù)進行分析。 (三)講述DDS的工作原理、工作特點與技術(shù)指標，并基于FPGA芯片EP1C3T144C8進行設(shè)計，通過使用相位累加器與波形ROM等模塊，實現(xiàn)DDS功能。同時輔以使能模塊與行列式鍵盤，實現(xiàn)各種波形的靈活輸出。 (四)給出系統(tǒng)產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)，并對影響頻譜純度的雜散與噪聲產(chǎn)生的原因進行分析。
標簽： FPGA 任意波形發(fā)生器
上傳時間： 2013-04-24
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由可編程器件控制的信號發(fā)生器可輸出正弦波、方波、鋸齒波，其頻率可調(diào)。能輸出正 弦波、方波、鋸齒波的組合波形，且組合波形的頻率可調(diào)。還能輸出占空比和頻率可調(diào)的方 波。
標簽： 信號發(fā)生器
上傳時間： 2013-05-28
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移動無線信道特性對移動通信系統(tǒng)性能具有重要影響，移動信道建模和仿真對移動通信系統(tǒng)的研發(fā)具有重要意義。因此，對移動信道建模與仿真進行研究，具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。 本文從無線電波的傳播特點出發(fā)，分析了無線電波的傳播模型和描述信道特性的主要參數(shù)，重點分析了移動小尺度衰落模型；結(jié)合無線電波傳輸環(huán)境的特點，研究了平坦衰落信道和頻率選擇性信道的特點，設(shè)計了基于FPGA的移動無線信道仿真器，同時給予了軟硬件驗證。 本文從衰落的數(shù)學模型角度研究了信道傳輸特性，以及各項參數(shù)對信道特性的影響。主要做了以下幾個方面的工作： 1.簡要介紹了無線電通信的發(fā)展史及信道建模與仿真的意義；論述了信道對無線信號主要的三類影響：自由空間的路徑損失、陰影衰落、多徑衰落；分析了無線通信傳播環(huán)境，移動無線通信信道仿真的基本模型，同時介紹了用正弦波疊加法和成型濾波器法建立信道確定型仿真模型的具體實現(xiàn)方法。 2.對移動無線信道特性進行了Matlab仿真，對仿真結(jié)果進行了對比分析，對影響信道特性的主要參數(shù)設(shè)置進行了分析仿真。 3.設(shè)計了一種基于FPGA的移動無線信道仿真器，并對實現(xiàn)該仿真器的關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn)方法進行了分析。該信道仿真器能夠?qū)崟r模擬窄帶信號條件下無線信道的主要特點，如多徑時延、多普勒頻移、瑞利衰落等，其主要的技術(shù)指標達到了設(shè)計要求。該模擬器結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)可調(diào)，易于擴展，通用性強，可以部分或全部集成到處于研制階段的接收機中，以便于性能測試，也可應(yīng)用于教學實踐。
上傳時間： 2013-04-24
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本文提出了一種基于SOPC 片上可編程的全數(shù)字化步進電機控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)是以 FPGA 為核心控制器件，將驅(qū)動邏輯功能模塊和控制器成功地集成在FPGA 上實現(xiàn)，充分 發(fā)揮了硬件邏輯電路對數(shù)字信號高速的并行處理能力，可以使步進電機繞組電流細分達到 4096，且細分數(shù)可以自動調(diào)節(jié)，極大地提高了控制精度和驅(qū)動器的集成度，減小了驅(qū)動器 體積。
上傳時間： 2013-05-21
上傳用戶：pei5
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，人們越來越需要便捷的交通工具，從而促進了汽車工業(yè)的發(fā)展，同時汽車發(fā)動機檢測維修等相關(guān)行業(yè)也發(fā)展起來。在汽車發(fā)動機檢測維修中，發(fā)動機電腦(Electronic Control．Unit-ECU)檢測維修是其中最關(guān)鍵的部分。發(fā)動機電腦根據(jù)發(fā)動機的曲軸或凸輪軸傳感器信號控制發(fā)動機的噴油、點火和排氣。所以，維修發(fā)動機電腦時，必須對其施加正確的信號。目前，許多發(fā)動機的曲軸和凸輪軸傳感器信號已不再是正弦波和方波等傳統(tǒng)信號，而是多種復(fù)雜波形信號。為了能夠提供這種信號，本文研究并設(shè)計了一種能夠產(chǎn)生復(fù)雜波形的低成本任意波形發(fā)生器(Arbitrary Waveform Generator-AWG)。 本文提出的任意波形發(fā)生器依據(jù)直接數(shù)字頻率合成(Direct Digial FrequencySynthesis-DDFS)原理，采用自行設(shè)計現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的方案實現(xiàn)頻率合成，擴展數(shù)據(jù)存儲器存儲波形的量化幅值(波形數(shù)據(jù))，在微控制單元(MCU)的控制與協(xié)調(diào)下輸出頻率和相位均可調(diào)的信號。 任意波形發(fā)生器主要由用戶控制界面、DDFS模塊、放大及濾波、微控制器系統(tǒng)和電源模塊五部分組成。在設(shè)計中采用FPGA芯片EPF10K10QC208-4實現(xiàn)DDFS的硬件算法。波形調(diào)整及濾波由兩級放大電路來完成：第一級對D/A輸出信號進行調(diào)整；第二級完成信號濾波及信號幅值和偏移量的調(diào)節(jié)。電源模塊利用三端集成穩(wěn)壓器進行電壓值變換，利用極性轉(zhuǎn)換芯片ICL7660實現(xiàn)正負極性轉(zhuǎn)換。 該任意波形發(fā)生器與通用模擬信號源相比具有：輸出頻率誤差小，分辨率高，可產(chǎn)生任意波形，成本低，體積小，使用方便，工作穩(wěn)定等優(yōu)點，十分適合汽車維修行業(yè)使用，具有較好的市場前景。
標簽： FPGA 任意波形發(fā)生器
上傳時間： 2013-05-28
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