超聲波電機是上個世紀八十年代逐步發展起來的新型微電機。它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力,通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁馬達相比,它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作相應快、運行無噪聲、無輸入時能自鎖等卓越特性,在非連續運動領域、精密控制領域要比傳統的電磁電機性能優越得多。目前,旋轉型超聲波電機,尤其是環形行波型超聲波電機,在工業、辦公、過程自動化等領域的伺服系統中作為直接驅動執行器得到廣泛的關注。 本論文主要研究并設計了用于超聲波電機控制驅動的小型控制系統。其目的是針對市場需要,提供給用戶一種價格較低、體積小、性能指標適中,操作簡便,能夠實現快速定位,速度可調節的標準的閉環控制器。 控制器的核心為MSP430F167。課題對外圍檢測、控制、驅動電路進行相關的研究和設計,并按照控制器的需求設計相應的軟件。最后給出實驗結果:系統運行穩定,速度曲線較為理想,達到了最初的設計要求。 系統總結了超聲波電機的發展、特點、分類,通過與傳統電磁電機的對比給出了超聲波電機的廣闊的應用前景。在此基礎上,指出了超聲波電機研究的發展方向,明確了本文的研究內容。 總結了環形行波型超聲波電機的結構特點、運行機理,并在此基礎上總結了環形行波型超聲波電機調頻、調相、調幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅動逆變電路的優缺點。 本課題設計了基于超聲波電機的控制驅動系統電路。首先,提出了本次設計的設計思想及目的;其次,介紹了本設計的控制器硬件電路具體設計過程以及調頻調速的實現方式。然后,詳細介紹了該控制系統的軟件構成,包括上位機軟件、下位機軟件以及通訊部分。詳細闡述了在本控制系統中的調速、定位原理。最后通過實驗結果說明了該小型控制系統的有效性。
上傳時間: 2013-07-18
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玻璃磨邊機這項技術國外在上世紀九十年代末期發展起來;但設備價格比較昂貴。而國產機尚處于起步階段。根據玻璃深加工企業的實際需要,本課題設計和完成了這種高精度的玻璃磨邊設備。 本文主要研究了步進電機、變頻器、光電編碼器、可編程控制器和由它們組成的控制系統在玻璃直線磨邊機上的應用。介紹了步進電機、變頻器、光電編碼器和可編程控制器的功能、特點。通過PLC、步進電機、變頻器、編碼器組成的控制系統來對玻璃加工進行控制。該系統在控制精度上基本達到了生產的需要。這里采用該系統來代替伺服系統,不僅降低了成本而且也滿足了企業的要求。文中還設計了PLC程序來對其進行控制,而且進行現場調試,達到了預期的目標。其間,還采取一些辦法解決了一些干擾問題,也掌握了實際選型的有關知識。本文還介紹了人機界面的主要設計參數。 本文對玻璃直線雙邊磨邊機電氣控制系統的總體設計方案進行了綜合性論述對控制系統進行了功能分析,闡述了系統的性能要求;根據控制系統的性能要求,提出了系統的總體設計方案。為了實現設計方案,本文對位置控制的方法進行分析和研究,給出了玻璃直線雙邊磨邊機電氣控制系統的具體實現方案;對變頻器和光電編碼器的原理進行了分析,給出了變頻器與光電編碼器的選型方法。玻璃直線雙邊磨邊機的夾持梁升降系統采用開環控制;工作臺開合控制系統采用變頻調速閉環控制,光電編碼器測量開合位置,反饋給PLC,對開合系統進行慢速開合,以提高定位精度,降低了開發成本。 本文還對采用可編程控制器作為下位機現場控制進行了軟硬件設計。詳細介紹了PLC的軟件設計,包括主程序,初始化程序,開合機構控制系統程序,夾持梁升降控制系統程序,玻璃傳送控制系統程序及上位機與下位機的通信處理方法。
上傳時間: 2013-06-04
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電機直接啟動時產生幾倍于額定電流的沖擊電流,不僅對電網造成不良影響,而且嚴重的影響電機的使用壽命。為了改善電機的啟動特性,在電機領域采用由晶閘管控制的電機軟啟動器,基于電機軟啟動器的優良特性,本文提出了一種基于高速數字處理器TMS320LF2407A的高性能的異步電動機軟起動器。 異步電機在輕載運行時,功率損耗增大,功率因數和效率都大大降低,造成了大量電能的浪費。本文從理論上分析了影響損耗的各種因素,提出了降壓節能方案,然后進行了相關實驗驗證方案效果。 本文利用MATLAB搭建了軟起動器系統的仿真模型,對軟起動的控制方式進行了仿真研究。仿真結果表明該軟起動器系統可以有效地減小異步電動機起動時對電網的沖擊。本文同時也闡述了晶閘管調壓電路及軟起動器主電路的工作原理、軟起動器的硬件結構和功能以及軟件設計。 利用TMS320LF2407A和89S52組成的雙CPU系統,研制了性能優良、操作簡易、界面清晰的三相異步電動機軟啟動器,本文給出了系統的硬件結構、軟件設計思想和相關的實驗曲線。實驗證明,系統具有良好的控制特性。
上傳時間: 2013-06-24
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電動油泵在國外高中檔汽車中已有廣泛應用,在國內,一些國產汽車也開始使用電動燃油泵,目前油泵電機普遍采用有刷直流電機,從而帶來壽命短、可靠性低、EMC性能差等不利影響。本論文基于實際需要,采用Magneforce/BIDC軟件,設計了一臺無刷直流電機油泵電機代替原有有刷直流電機,以期改善原有電動油泵的運行性能,提高可靠性,延長使用壽命。文中給出了兩種滿足性能指標的方案,并對它們的工作特性及額定運行性能作了比較。并就其中一種方案(四極六槽結構)研究了磁鋼極弧寬度、超前導通角對電機性能的影響,以及一系列設計參數對定位轉矩的影響。之后,論文采用了ANSOFT/MAXWELL軟件對樣機進行了磁場分析,得出了樣機在一個電周期內空載和負載時的磁場分布規律。另外論文采用了ANSYS軟件,分析了樣機的溫度場分布。 為了進一步分析無刷直流油泵電機的可靠性,論文建立了帶霍爾位置傳感器的無刷直流電機的Simulink仿真模型,并利用該仿真模型對無刷直流電機所可能發生的故障進行了仿真研究。仿真了無刷直流電機常見的包括電機本體、逆變器及位置傳感器在內的三類故障運行情況,在理論上對各個故障仿真結果進行了詳細分析,并在樣機上實驗驗證了仿真結果,這對進一步提高無刷直流電機的故障診斷水平及提高電機的可靠性具有重要的指導意義。 論文還根據樣機的性能參數及實際應用的需要,研制了一臺基于ML4425的無刷直流電機無位置傳感器控制器。實驗證明,該無位置傳感器控制無刷直流油泵電機可以取代原有的有刷電機,滿足實際應用的需要。
上傳時間: 2013-05-29
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在永磁無刷直流電機中,即使電樞繞組不通電,由于水磁體產生的磁場同定子鐵芯的齒槽相互作用而產生轉矩,即齒槽定位力矩。定位力矩使電機輸出轉矩波動,產生振動和噪聲。影響齒槽轉矩的因素很多,如齒槽的數量、齒槽形狀、斜槽角度、磁鋼的極弧系數以及輔助凹槽等等,因此,準確計算定位力矩較為復雜。本文利用麥克斯韋張量法來分析定位力矩,為電機設計提供理論參考。文中闡述了齒槽力矩產生機理,綜述了抑制齒槽轉矩的方法,探討了抑制齒槽轉矩的發展趨勢。 本文以永磁無刷直流電機為對象,利用Ansoft有限元仿真軟件,通過有限元分析對改變槽口寬度、定子斜槽、改變極弧系數和定子沖片增加輔助凹槽對定位力矩的影響進行了研究。深入分析了沖片輔助凹槽對抑制永磁無刷直流電機定位力矩的作用,因為沖片面加輔助凹槽的方法,生產中便于加工,對電機性能影響很小。結果表明,同一沖片上在對稱位置上排布輔助凹槽能取得很好的效果,而以沖片中心線對稱地加兩個輔助凹槽時,輔助凹槽角度不同作用不同。對不同沖片,適合的輔助凹槽角度也是不同的。 最后對這幾種抑制定位力矩的方法進行優化組合,找出了一個最優的抑制永磁無刷直流電機定位力矩的方案。
上傳時間: 2013-06-18
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本論文主要對燃料電池用DC/AC變換器的主電路拓撲、脈寬調制(PWM)方式、控制系統硬件電路、控制策略以及電磁兼容(EMC)問題進行了研究。考慮到燃料電池(Fuel Cell)的特性和DC/AC變換器的應用場合,本文主要對單相DC/AC變換器做了研究。 首先,針對單相DC/AC變換器,分析了它們的主電路拓撲結構、工作原理以及脈寬調制方式。 其次,完成了DSP控制系統的軟硬件設計。DC/AC變換器的控制系統硬件電路,主要包括DSP最小系統、電源系統、信號檢測與調理電路、CAN通信以及SCI串口通信電路等。變換器控制策略則采用電壓環控制,瞬時值電壓以及有效值電壓控制都采用PI調節,并且闡述了如何通過DSP實現PWM脈沖。 另外本文還研究了DC/AC變換器控制電路板的電磁兼容(EMC)問題。針對一些電磁干擾(EMI)問題,提出了相應的抑制措施。主要研究了開關電源EMI濾波器的設計方法。 最后,經過相關試驗,給出了結論,也提出了今后需要進一步研究的方向。
上傳時間: 2013-05-17
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本文對燃料電池車用DC/DC變換器的基本原理以及控制策略進行了較為詳盡的分析和討論,對基于ARM的DC/DC變換器控制系統的軟硬件設計作了較為詳盡的論述,對控制系統的電磁兼容作了詳細的研究并給出了提高電磁兼容能力的措施。本文介紹了本課題研究的背景,燃料電池電動汽車的特性和研究的目的與意義并分析了大功率DC/DC變換器主電路的拓撲結構、工作原理和電磁兼容環境。在此基礎上,從控制電路的最小系統、檢測系統、脈沖發生系統以及驅動電路、CAN通訊電路等方面重點討論了DC/DC變換器控制系統的硬件設計以及驅動電路的設計。本文在DC/DC變換器電感電流連續狀態空間小信號數學模型的基礎上,應用MATLAB軟件對大功率DC/DC變換器單環控制系統進行了建模和仿真分析,給出了具有實際指導意義的結論,設計了基于ARM控制系統的軟件結構并編寫了相應的軟件代碼。此外,本文從硬件和軟件兩個方面重點討論了控制系統的電磁兼容以及抗干擾措施。在系統硬件和軟件基礎上進行了功率試驗并給出了試驗結果以及今后改進的方向。
上傳時間: 2013-05-28
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MSP430寄存器(精)
上傳時間: 2013-06-14
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本論文主要針對燃料電池電動轎車FCEV(Fuel Cell Electrical Vehicle)用DC/DC變換器主電路拓撲結構及電磁干擾產生與抑制問題進行研究.針對燃料電池偏軟的輸出特性和電動汽車對DC/DC變換器的體積小、重量輕和效率高的要求,本論文分析比較了帶變壓器的隔離式直流變換器和非隔離式直流變換器的主要優點和缺點,指出隔離式變換電路不適合于FCEV用DC/DC變換器主電路,非隔離式降壓(Buck)電路是最佳的主電路方案.在此基礎上,分析了非隔離式降壓(Buck)電路的工作原理和特點,運用模擬仿真軟件PSPICE仿真分析了Buck主電路參數,并在分析比較了各種磁性材料特性的基礎上對電感器進行了優化設計.本論文深入討論了DC/DC變換器中構成電磁干擾的三個主要因素:電磁干擾源、傳播途徑和敏感設備.分析了DC/DC變換器主電路中存在的主要干擾源及干擾產生的機理以及干擾傳播途徑,在此基礎上,重點討論了抑制各種干擾的方法及措施(包括傳導干擾抑制與輻射干擾抑制等),并給出了具體方案.本論文還從電磁兼容(EMC)測試的目的、組成等方面出發,對整個EMC測試進行了詳細的分析,提出了基于汽車電子EMC測試標準的DC/DC變換器EMC測試大綱,并對其中的試驗項目、試驗儀器、試驗場地、試驗設置、所應達到的等級進行了詳細的分析和介紹.
上傳時間: 2013-08-03
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v無刷直流電動機具有結構簡單、可靠性高、維護方便、運行效率高和調速性能好等優點,隨著微處理器技術、電力電子技術、控制理論,以及低成本、高磁能積永磁材料的發展,得到越來越廣泛的應用。無刷直流電動機采用無位置傳感器控制,電動機結構更加簡單,應用范圍擴大,相對于有位置傳感器控制優勢明顯。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和深入的研究。 首先,論文從基本電磁定律出發,在分析無刷直流電動機結構和工作原理的基礎上,建立了無刷直流電動機的數學模型,為分析無刷直流電動機無位置傳感器控制奠定基礎。 其次,根據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方法進行研究,比較各種實現方法的優缺點,指出它們的適用范圍。在此基礎上,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”起動方法的實現過程的基礎上,給出了從外同步到自同步平穩切換的條件。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上,提出了一種新的換相方法,提高了電動機運行平穩性和系統穩定性。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上,給出濾波電路的技術要求,根據濾波器基本設計原理,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計和參數計算,并通過實驗驗證理論分析和仿真結果。這些為通過檢測反電勢過零點獲得可靠的換相信號創造了條件。 論文還分析了無刷直流電動機無位置傳感器控制中產生轉子位置檢測誤差的原因,提出了相應的校正方法。通過分析無刷直流電動機的換相過程,建立了換相狀態的等效電路和數學模型,研究了轉子位置誤差引起的電動機超前、滯后換相現象,及其由此產生的非導通相環流,在理論分析的基礎上,進行了仿真計算,并與實驗結果對照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設計和提高控制系統的可靠性方面具有重要作用。論文構建了由IGBT組成的簡化逆變器模型,并進行仿真研究。針對不同的開關頻率和柵極電阻,定量計算了IGBT開關過程中各階段的功率損耗,給出了變化規律,對逆變器的設計具有重要的指導意義。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,控制系統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。對系統進行了調試,并對論文中所分析和提出的各種方法進行了相關的實驗研究,給出了實驗結果。
上傳時間: 2013-06-06
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