在目前全球能源危機和溫室效應(yīng)越來越嚴重的情況下，電動車(Electric Vehicle)以其無污染、低噪聲、效率高，便于操作等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。本課題與華中科技大學(xué)辜承林教授聯(lián)合，為蘇州益高電動車輛制造有限公司設(shè)計旅游車無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)。課題結(jié)合現(xiàn)代CPU技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和電力電子技術(shù)，設(shè)計了一款以無位置傳感器無刷直流電機為動力的大功率汽車輪轂驅(qū)動控制器。 本課題采用辜老師設(shè)計的“橫向磁通無刷直流電動機”為控制對象。本文首先分析了無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型和無位置傳感器的反電勢過零點檢測的基本原理，從整體上對控制系統(tǒng)的各個方面進行了討論并確定了整體設(shè)計方案。在課題中，本人采用DSP 2407A作為控制核心，以功率MOS管為逆變器件，研制出系統(tǒng)硬件，用C語言編制了系統(tǒng)軟件。鑒于該課題在大電流等級的無刷直流電機應(yīng)用中，國內(nèi)外尚無先例，本項目在開發(fā)實驗中，對無位置傳感器無刷電機的起動和反電勢過零檢測作了大量的研究工作，取得許多有益的科研實踐經(jīng)驗。通過對電機的起動過程和位置檢測方法進行的一些有效改進措施，使得電機達到較好的運行性能和操控特性。 實驗結(jié)果表明本項目設(shè)計方案有效可行，研制的無位置傳感器無刷直流電機控制器達到設(shè)計的預(yù)期基本性能指標。
上傳時間： 2013-06-10
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矢量變換控制的異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種高性能的調(diào)速系統(tǒng)，已經(jīng)在許多需要高精度、高性能的場合中得到應(yīng)用。以矢量變換為基礎(chǔ)的許多控制方法，諸如無速度傳感器控制、自適應(yīng)控制等正在發(fā)展中。本文對異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)進行了研究，利用異步電動機在二相同步旋轉(zhuǎn)MT坐標系下的數(shù)學(xué)模型，使用MATLAB中的仿真工具箱SIMULINK分別對開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)進行了仿真。在開環(huán)控制系統(tǒng)的仿真中，推導(dǎo)出一種異步電動機在MT坐標系下的仿真模型，該模型具有結(jié)構(gòu)簡單、靜態(tài)、動態(tài)性能良好的特點，同時這個仿真模型也用于閉環(huán)系統(tǒng)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真中，設(shè)計了一個速度、磁鏈閉環(huán)的電流滯環(huán)型PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)，并且使這個閉環(huán)系統(tǒng)在SIMULINK中加以實現(xiàn)。本文同時還應(yīng)用非線性反饋解耦理論將矢量控制的閉環(huán)系統(tǒng)分解為線性化的轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子磁鏈子系統(tǒng)，兩個子系統(tǒng)中的速度調(diào)節(jié)器和磁鏈調(diào)節(jié)器可按線性理論設(shè)計。仿真結(jié)果證明這兩個變頻調(diào)速系統(tǒng)具有良好的動態(tài)、靜態(tài)性能。其中的一些仿真模塊也可用于其它控制策略的變頻調(diào)速系統(tǒng)中。
標簽： MatiabSimulink 異步電動機 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著大功率開關(guān)器件、集成電路及高性能的磁性材料的進步，采用電子換相原理工作的無刷直流電機得到了長足的發(fā)展。無刷直流電動機既具有交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點，在當今國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域的應(yīng)用同益普及。 普通無刷直流電機存在著轉(zhuǎn)子位置傳感器，當電機尺寸較小時轉(zhuǎn)子位置傳感器難于安裝并且維修困難，另外傳統(tǒng)的霍爾元件溫度特性不好，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性變差，所以在一些小型，輕載啟動條件下，無位置傳感器無刷直流電機就成為理想選擇，并具有廣闊的發(fā)展前景。 同時隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，微處理器越來越多的用在控制系統(tǒng)中。許多復(fù)雜但有效的算法越來越多的用于電機控制當中。但是在無位置傳感器無刷直流電機，應(yīng)用時往往需要精確的速度控制，尤其在高速運行場合，對信號反饋控制靈敏度的要求更為嚴格，并且算法也比較復(fù)雜。傳統(tǒng)的微處理器如 5l、96系列在實現(xiàn)對其的控制時，由于本身指令功能不強，乘除法所用周期過多，外圍電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度慢，資源相對較少，使其不能很好的完成對無位置傳感器無刷直流電機的控制。美國TI公司專門為電機的數(shù)字化控制設(shè)計的16位定點DSP控制器 TMS320X240集DSP的信號高速處理能力及適用于電機控制的優(yōu)化的外圍電路于一體，可以為高性能，復(fù)雜傳動控制提供可靠高效的信號處理與控制硬件。本論文所研究的無位置傳感器無刷直流電機DSP控制系統(tǒng)即為滿足這一需要而設(shè)計的。 本論文首先對無刷直流電動機及其無位置傳感器控制的基本原理以及DSP芯片 TMS320F240進行了必要的介紹，并且對基于反電勢檢測法的DSP實現(xiàn)作了詳細的分析，包括對反電勢檢測及其相位實時修正方法，電機換流的實現(xiàn)，速度、電流雙閉環(huán)控制算法，電機的啟動分析，正反轉(zhuǎn)控制，速度的調(diào)節(jié)，制動、保護等都做了——詳細論述。本論文還對控制系統(tǒng)的控制及功率部分硬件作了詳細的分析。最后本論文對軟件的具體實現(xiàn)作了具體的闡述。 根據(jù)本論文所述的設(shè)計方案設(shè)計的無刷電機無位置傳感器DSP控制系統(tǒng)，可以獲得良好的速度控制性能。而且，DSP技術(shù)不僅使系統(tǒng)獲得了高精度，高可靠性，還簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)的可靠性。具有控制靈活，智能水平高，參數(shù)易改等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-05-28
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該文通過大量的文獻資料閱讀,對永磁同步電機及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個比較全面的理解,在此基礎(chǔ)上,詳細分析了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的機理,并提出了一套相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩直接控制方案,建立了仿真和試驗平臺,進行了仿真分析和實驗研究,獲得了有價值的研究成果.該文的主要內(nèi)容包括:(1)由空間矢量模型推導(dǎo)出永磁同步電機的磁鏈、電壓和轉(zhuǎn)矩的公式,描述了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的基本控制機理,分析了永磁同步電機與感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)矩直接控制方式上的不同之處以及轉(zhuǎn)矩直接控制對永磁同步電機的要求.(2)在對永磁同步電機運行機理的分析基礎(chǔ)之上,討論了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制系統(tǒng)中各個控制子模塊的功能和具體的實現(xiàn)方式,提出了一套永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的具體實施方案,并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制仿直模型,對所出的控制方案進行了仿真分析.(3)在理論研究的基礎(chǔ)之上,設(shè)計研制了一套基于DSP+IPM的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制實驗系統(tǒng),編寫了控制程序軟件,進行了永磁同步電機運行實驗.
上傳時間： 2013-05-29
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能量變換器是一種新型高壓發(fā)電機，采用高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜作為定子繞組，這種革新結(jié)構(gòu)使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網(wǎng)。因此，對能量變換器的運行進行系統(tǒng)地研究是極為必要的。本文針對能量變換器小值振蕩和穩(wěn)定性進行了深入地研究。 本文首先介紹了能量變換器的發(fā)展背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，詳盡分析了研究大型同步發(fā)電機和能量變換器穩(wěn)定性的意義。 然后，本文對能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行進行了分析，建立了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行時的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定功率特性和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限的表達式。并分析了勵磁調(diào)節(jié)對能量變換器靜態(tài)功率特性的影響，應(yīng)用對比研究的方法，證明了能量變換器的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限都比傳統(tǒng)同步發(fā)電機高。 本文同時結(jié)合能量變換器樣機參數(shù)，系統(tǒng)分析了其穩(wěn)態(tài)小值振蕩的物理過程，推導(dǎo)了能量變換器小值振蕩時的整步轉(zhuǎn)矩系數(shù)、阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)和電流、轉(zhuǎn)矩、電磁功率各微變量的表達式，并通過仿真分析，歸納出了不計定子電阻和線路阻抗時能量變換器相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。此外，本文對考慮勵磁調(diào)節(jié)作用時小值振蕩各微變量的變化進行了仿真研究，給出了此狀態(tài)下相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。 最后，本文對能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的物理過程進行了分析，繪制了能量變換器正常運行和故障運行時的電氣圖與等值電路，結(jié)合等值電路推導(dǎo)了能量變換器相應(yīng)故障狀態(tài)下的功率表達式，并通過仿真分析與對比研究，給出了能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的極限切除時間，得到了能量變換器的動態(tài)穩(wěn)定極限。 本文所得結(jié)論對能量變換器合理可靠的設(shè)計及運行提供了依據(jù)，具有一定的理論意義和實用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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從雙饋電機的基本工作原理出發(fā),分析雙饋電機調(diào)速的特點,引入矢量控制技術(shù),進行坐標變換,得出雙饋電機同步坐標系上的數(shù)學(xué)模型.用MATLAB的S函數(shù)建立雙饋電機仿真模型,對雙饋電機起動性能進行分析.對雙饋電機的調(diào)速性能進行了詳細討論,得知雙饋電機要完全進行調(diào)速必須實現(xiàn)MT軸轉(zhuǎn)子電壓矢量的完全解耦.為此我們確定雙饋電機調(diào)速時的矢量控制策略即轉(zhuǎn)子電流定向的矢量控制.在進行定子磁場定向后,保持轉(zhuǎn)子電流與定子磁鏈相垂直,進行轉(zhuǎn)子電流定向.雙饋電機轉(zhuǎn)子電流定向矢量控制調(diào)速系統(tǒng)完全分為兩個通道,解除了雙饋電機的內(nèi)部耦合,實現(xiàn)電機的勵磁電流與轉(zhuǎn)距電流的分別控制,使雙饋電機的調(diào)速性能優(yōu)異.試驗證明調(diào)速系統(tǒng)具有變頻器功率小、功率因數(shù)高、動態(tài)性能好、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點,適用于風(fēng)機、泵類負載的調(diào)速,有良好的工業(yè)應(yīng)用前景.
上傳時間： 2013-07-02
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隨著電力電子技術(shù)進一步發(fā)展,交流電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)已被公認為近代交流調(diào)速中性能最優(yōu)越的一種電力拖動系統(tǒng).然而,隨著電動機變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,諧波污染問題也逐步顯現(xiàn).為了消除諧波,節(jié)能降耗,研究者做了大量的研究和分析.目前,在三相感應(yīng)電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中,對于整流過程所產(chǎn)生的諧波,已有過大量的分析和計算,并且研究出了精確的濾波方法,使整流部分輸出電壓近似為直流電壓.而對于逆變過程產(chǎn)生的諧波,大多只是定性分析,很少有定量計算的文獻出現(xiàn).該文首先對SPWM控制技術(shù)從原理上進行了詳細的描述,指出了諧波問題的研究方向和諧波研究的意義.然后針對逆變器-電動機系統(tǒng),利用貝塞爾函數(shù)和傅里葉級數(shù)理論,分別對單相二階SPWM逆變器和三相SPWM逆變器的輸出電壓諧波的產(chǎn)生、大小和分布進行了細致而具體的分析和計算.通過計算所得到的結(jié)果,以圖文的形式對諧波問題進行了分析,得出了相應(yīng)的結(jié)論,并且對影響SPWM輸出電壓諧波頻譜分布的因素進行了詳細的討論.該文還討論了諧波對感應(yīng)電動機繞組磁動勢、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)矩以及銅耗的影響,為感應(yīng)電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計、電機供電電壓諧波分析及附加損耗計算提供了參考.該文最后利用MATLAB軟件的SIMULINK中的電力系統(tǒng)庫,建立SPWM逆變電路的仿真模型.通過仿真,不但驗證了數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)的正確性,而且為電力電子電路和電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計提供了一種很好的仿真方法.
標簽： SPWM 逆變供電 感應(yīng)電機
上傳時間： 2013-06-28
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該論文在研究永磁同步電動機運行原理的基礎(chǔ)上詳細討論了其變頻調(diào)速的理論并且設(shè)計了一套基于DSP的永磁同步電動機磁場定向矢量控制系統(tǒng).永磁同步電動機相對感應(yīng)電動機來說具有體積小、效率高以及功率密度大等優(yōu)點,因此自從上個世紀80年代,隨著永磁材料性能價格比的不斷提高,以及電力電子器件的進一步發(fā)展,永磁同步電動機的研究也進入了一個新的階段.永磁同步電動機既區(qū)別于感應(yīng)電動機又與電勵磁同步電動機相比有自身的特點,因此該論文首先從永磁同步電動機的本身出發(fā),討論了其穩(wěn)態(tài)運行原理,分析了永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩特性、功率特性及效率.矢量控制理論的發(fā)明是交流調(diào)速領(lǐng)域中的一個重大突破,該論文詳細討論了永磁同步電動機的矢量控制,在推導(dǎo)其精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上分析了矢量控制理論用于永磁同步電動機控制的幾種電路控制策略,包括了i<,d>=0控制、cosψ=1控制,以及最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方式,并且開發(fā)出基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機的矢量控制系統(tǒng),給出了其軟、硬件的設(shè)計方案.弱磁控制是永磁同步電動機矢量控制又一方面,論文分析了永磁同步電動機弱磁調(diào)速的原理以及弱磁擴速困難的原因,并由此提出了兩種特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的新弱磁方案.直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制后交流調(diào)速領(lǐng)域的又一個高性能控制方法,論文最后討論了直接轉(zhuǎn)矩控制理論在永磁同步電動機控制上的運用,并使MATLAB工具對永磁同步電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究,仿真結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制具有動態(tài)性能好,靜差小以及魯棒性好的特點.
標簽： 永磁同步電動機 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-06
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直流電動機具有運動效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點,但傳統(tǒng)的直流電動機均采用電刷,以機械方法進行換向,因而存在致命弱點,再加上制造成本高及維修困難等缺點,從而限制了它的應(yīng)用范圍.近年來隨著永磁材料、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展而成熟起來的永磁無刷直流電動機(Brushless Direct Current Motor-BIDCM)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低且可靠性高的特點,因而得到了廣泛的應(yīng)用.該文研究的對象是由兩套三相無刷直流電動機組成的六相無刷直流電動機,每套繞組三相對稱,兩套繞組對應(yīng)相之間相差30°電角度.重點研究六相無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩特性和系統(tǒng)的可靠性.在分析無刷直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上,闡述了三相無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動的原因,在此基礎(chǔ)上提出六相無刷直流電動機.分析結(jié)果表明,六相無刷直流電動機的轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)于三相無刷直流電機,并且系統(tǒng)的可靠性也較高.該文對無刷直流電動機的工作原理進行了詳盡的分析,建立了三相和六相無刷直流電動機的數(shù)學(xué)模型.并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相和六相無刷直流電動機的系統(tǒng)仿真模型.該系統(tǒng)仿真模型采用雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為電流環(huán)(采用滯環(huán)調(diào)節(jié)),外環(huán)為速度環(huán)(采用PI調(diào)節(jié)).對所得的仿真結(jié)果進行分析,表明與理論分析相吻合,證明了六相無刷直流電動機仿真模型的正確性.對兩套繞組可能出現(xiàn)的故障進行仿真分析,結(jié)果表明六相無刷直流電動機具有較強的容錯能力.由此得出結(jié)論,該文提出的六相無刷直流電動機方案是可行的.由于繞組在電機的結(jié)構(gòu)中占有相當重要的位置,該文利用槽號相位表,設(shè)計了三相和六相無刷直流電動機的繞組.對槽號的分配,線圈的連接作了詳細地說明.該文還對三相和六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢進行了諧波分析,分析結(jié)果表明了六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢高次諧波含量要少于三相無刷直流電動機.
上傳時間： 2013-07-13
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永磁無刷直流電動機是一種先進的集電力電子變換器與永磁電機本體于一體的機電一體化系統(tǒng),它既具備交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便的一系列優(yōu)點,又具備直流電動機運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好的諸多特點.正是由于這些原因,自上世紀末起,逐漸形成永磁無刷直流電機的研究熱潮.在此背景下,本文以此為課題,對永磁無刷直流電機系統(tǒng)進行了一些理論分析和實踐應(yīng)用.本文首先在綜合國內(nèi)外有關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,分析了永磁無刷直流電機的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢,提出了目前存在的一些問題.介紹了永磁無刷直流電機的結(jié)構(gòu)和運行原理,推導(dǎo)出永磁無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型.針對永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩脈動,本文詳細分析了各種調(diào)制斬波方式對注入電機電流以及轉(zhuǎn)矩脈動的影響,比較分析各種斬波方式下系統(tǒng)運行情況,提出一種有利于減少轉(zhuǎn)矩波動的斬波方式.同時,本文還提出了一種回饋制動的方式,進一步提升系統(tǒng)性能,節(jié)約能源.在大型永磁電機磁極設(shè)計中,通常采用多塊磁鋼來組成勵磁磁極.考慮到磁鋼本體的分散性和加工誤差,本文從工程實際應(yīng)用出發(fā),提出了一種磁鋼優(yōu)化配置方法,保證每個磁極中各段磁鋼產(chǎn)生的合成磁密幅值接近相等且通量均衡,從電機本體設(shè)計角度上提高系統(tǒng)性能.本文在理論分析基礎(chǔ)上,以單片機和功率智能模塊為硬件平臺,實現(xiàn)了一套多相永磁無刷直流電機系統(tǒng).針對理論分析,進行了各種方案的比較分析,經(jīng)過試驗結(jié)果和仿真分析結(jié)果,進一步支持了論證了理論分析正確性和實用性.同時,對于實際應(yīng)用中的一些問題,本文也做了一些工作,提出一些分析和改進.
上傳時間： 2013-08-04
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