本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性，并通過坐標變換，分別得出了電機在a—b—c，α—β、d—q坐標系下的數(shù)學模型。針對永磁同步直線電機模型的非線性與耦合特性，采用了次級磁場定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對它算法實現(xiàn)進行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究，將兩者相結(jié)合，設計出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎上，設計了永磁同步直線電機矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測采用了增量式光柵尺，設計了與DSP的接口電路，通過M/T法實現(xiàn)對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進行仿真，結(jié)果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動，對于負載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間： 2013-07-04
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隨著全球汽車保有量的與日俱增，能源危機和環(huán)境污染正逐漸成為制約世界汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。而新興的混合動力汽車（HEV）在節(jié)能和排放上的優(yōu)越性正逐步體現(xiàn)出來。由于采用“油、電”配合的方式來驅(qū)動車體，其所搭載電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究則成為混合動力汽車研發(fā)中的關鍵技術之一，它直接決定著整車的動力性，燃油經(jīng)濟性和排放指標。 論文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車電機及其控制系統(tǒng)技術的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣，由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，本文混合動力汽車傳動系統(tǒng)選用永磁同步電機；根據(jù)混合動力汽車所搭載電動機在功率和扭矩上的要求以及永磁同步電機在結(jié)構(gòu)上的特點，選取了發(fā)動機電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置形式；論文建立了永磁同步電動機的數(shù)學模型，分析了永磁同步電動機矢量控制的原理；設計了基于TMS320F2812DSP的永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)，詳細闡述了功率驅(qū)動電路，速度及位置檢測電路，電流反饋及過流保護電路，CAN通訊模塊等系統(tǒng)中重要的組成單元；軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)，闡述了關鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序。 最后，搭建了實驗平臺，對硬件進行了調(diào)試和修改，通過樣機及系統(tǒng)臺架試驗，取得了大量的實驗數(shù)據(jù)，檢驗了所設計樣機的特性，發(fā)現(xiàn)其制作過程中的不足，并實現(xiàn)了電機控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達到了對混合動力汽車用永磁同步電動機控制系統(tǒng)的探索與研究的目的。
上傳時間： 2013-05-23
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交流伺服技術是研制開發(fā)各種先進的機電一體化設備，如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、加工中心等的關鍵性技術，但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應的控制，要獲得良好的電機動、靜態(tài)性能關鍵在于伺服控制器的控制算法。為此，本文開展了主要針對電機控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻資料的基礎上，掌握了系統(tǒng)構(gòu)成和基本控制原理，并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題，設計了基于TI公司電機數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元；基于三菱公司智能化功率器件IPM設計了控制器的功率單元；以及電源單元和相關電路的保護單元。 基于電機矢量控制原理，構(gòu)建了永磁同步電機的矢量控制模型，在原有研究的基本PID控制基礎上，根據(jù)模糊控制的基本原理，研究了應用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設計原理，構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學模型，并進行該系統(tǒng)的仿真研究和實際應用程序設計。 本文的重點是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設計原理和方法，利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型，應用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗證模型和算法的正確性，并與常規(guī)PID控制性能進行對比分析。在實際硬件平臺驗證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實際結(jié)果對比得出結(jié)論，模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間： 2013-04-24
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應用于電動汽車驅(qū)動領域的永磁同步電機交流驅(qū)動系統(tǒng)是由永磁同步電機、電力電子技術和控制技術相結(jié)合而形成的新型交流驅(qū)動系統(tǒng)。因其具有良好的運行性能而成為當代電氣傳動領域研究的熱點之一。 永磁同步電機是一個多變量、非線性、高強耦合的系統(tǒng)，其輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流不成正比，而是復雜的函數(shù)關系，因此要得到好的控制性能，需要進行磁場解耦。矢量變換控制技術正好適用于永磁同步電機的這種特點。 本文在數(shù)字電機控制專用DSP芯片TMS320LF2407的基礎上，以永磁同步電機為研究對象，對其矢量控制技術進行了研究和設計。 首先課題根據(jù)永磁同步電機實際物理模型，分析推導得到了永磁同步電機的三相靜止坐標系下及兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。 接著課題對永磁同步電機運行特性進行了分析和研究。在此基礎上，課題提出了一種新型的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上，課題提出了應用不同矢量控制策略的矢量控制方法，并對其做了仿真驗證。 結(jié)果表明，課題設計的系統(tǒng)以及應用不同矢量控制策略的矢量控制方法準確可行。 這個控制系統(tǒng)便于實現(xiàn)多種矢量控制方法，為永磁同步電機擴速增效提供了理論平臺。 在理論分析、仿真通過基礎上，課題對驅(qū)動系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面進行了具體的設計。 課題完成了DSP控制系統(tǒng)關鍵硬件電路的設計，并設計制作了一塊應用SCALE模塊的IGBT驅(qū)動電路，此驅(qū)動電路響應迅速、抗干擾性強，驅(qū)動性能優(yōu)越。此外，課題完成了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字化設計，調(diào)試通過了速度位置檢測、電流檢測、PI調(diào)節(jié)、坐標變換等應用模塊。 課題最后對整個系統(tǒng)的做了全面的總結(jié)，并對今后的工作方向進行了展望。
上傳時間： 2013-06-22
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隨著人們生活水平的提高，肥胖逐漸成為一種社會疾病，肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥，嚴重影響生活質(zhì)量，嚴重時甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機有很好的實際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor，簡稱BLDCM)的呼吸機控制器，實現(xiàn)了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機的運行控制。 論文從基本電磁定律出發(fā)，分析了無刷直流電動機結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型，在此基礎上詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理，深入研究了三種反電勢過零檢測方法，并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進行了分析，給出了補償方法。 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，介紹了“反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術。針對傳統(tǒng)“三段式”起動的缺點，論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述，本系統(tǒng)以dsPIC30F3010單片機為控制器，設計了“反電勢法”無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細介紹了電路各個組成部分的工作原理，同時介紹了控制系統(tǒng)中采用的硬件抗干擾措施。結(jié)合dsPIC30F3010的特點，充分利用其片內(nèi)的資源，設計了系統(tǒng)的軟件。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)能夠控制電機順利起動，而且實現(xiàn)了電機正確的換相和穩(wěn)定的運行。
上傳時間： 2013-07-26
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異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制技術是近年來發(fā)展起來的一種新型、高性能交流調(diào)速技術。它利用電壓源型逆變器的工作過程，控制定子磁鏈的走或停，即調(diào)整定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角大小，從而對電機轉(zhuǎn)矩進行直接控制以獲得良好的動態(tài)性能。 論文首先探討了直接轉(zhuǎn)矩控制技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡述了直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，分析了常用的圓形磁鏈軌跡控制方法，詳細介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)主要模塊的設計和實現(xiàn)。在分析交流異步電機動態(tài)數(shù)學模型、轉(zhuǎn)矩和磁鏈計算方程的基礎上，分析了直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動機在低速運行時存在轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速波動較大的問題。基于占空比控制和離散占空比控制的異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制方法，由電機電磁轉(zhuǎn)矩公式和合成電壓矢量理論推導了直接計算占空比的方法，在不影響系統(tǒng)各方面性能指標的情況下使降低轉(zhuǎn)矩脈動的計算量大大減少，方便了計算和使用。兩種方法均具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、占空比計算量小等優(yōu)點。研究結(jié)果驗證了這兩種方法的正確性和有效性。在第一種方法中加入了單神經(jīng)元控制器，使系統(tǒng)的動靜態(tài)性能得到了提高。接著對利用空間電壓矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了研究。仿真結(jié)果表明此種方法能夠有效的降低轉(zhuǎn)矩脈動，使系統(tǒng)性能得到提高。 以TMS320F2812DSP為CPU搭建了直接轉(zhuǎn)矩控制硬件實驗平臺，調(diào)試了硬件電路。編寫了相關軟件流程圖和程序清單。
標簽： DSP 異步電動機 直接轉(zhuǎn)矩控制
上傳時間： 2013-04-24
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無功補償對于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行與穩(wěn)定性來說是必不可少的。靜止無功發(fā)生器(SVG)經(jīng)過了三十多年的發(fā)展,已經(jīng)在無功補償技術上得到廣泛的應用。它具備優(yōu)越的動態(tài)性能,可以大大提高電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性,進而提高電力系統(tǒng)的輸電能力。在我國,充分發(fā)揮SVG的作用,顯得尤為迫切。 本文論述了SVG的發(fā)展概況,研究了SVG的工作原理,對大容量的主電路結(jié)構(gòu)進行了比較分析,并在此基礎上建立了SVG的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型和標幺值數(shù)學模型。然后,闡述了瞬時無功功率理論,給出了無功電流檢測的具體算法,并利用MATLAB仿真軟件對該算法進行了仿真實現(xiàn)。接下來研究比較了SVG的兩種傳統(tǒng)控制策略,介紹了幾種PWM觸發(fā)技術,其中著重研究了空間矢量PWM(SVPWM)的算法。利用MATLAB仿真軟件對基于傳統(tǒng)電流間接閉環(huán)控制算法的SVG進行了系統(tǒng)級仿真實現(xiàn),在與電流直接控制的SVG仿真結(jié)果做對比后,指出各自的補償特點。文章重點在結(jié)合以上算法各自的優(yōu)缺點、電網(wǎng)本身的大擾動和電力系統(tǒng)對SVG控制性能的嚴格要求后,給出了一種新型電壓電流雙閉環(huán)的控制方法。其中電流內(nèi)環(huán)采用瞬時無功電流的PI反饋控制,PI值根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學模型中iq△δ的比例關系,采用了齊格勒-尼柯爾斯法則進行整定；而電壓外環(huán)則采用系統(tǒng)動態(tài)電壓的智能遺傳PI反饋控制,利用智能遺傳算法對PI值進行整定。用MATLAB/SIMULINK分別對兩個環(huán)節(jié)的控制算法進行了仿真,并針對外環(huán)控制器的遺傳PI算法,與PI算法的仿真結(jié)果做了對比,證明了遺傳PI的優(yōu)越性,為基于雙閉環(huán)控制的SVG系統(tǒng)級仿真打下了基礎。最后,文章利用MATLAB/SIMULINK/PSB對新型電壓電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的SVG進行了仿真實現(xiàn),并對在電網(wǎng)不同情況下的補償效果與傳統(tǒng)電流間接控制的SVG進行了分析與比較。仿真結(jié)果表明該控制方式具有更好的動態(tài)性能。
標簽： 無功發(fā)生器 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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混合動力汽車采用內(nèi)燃機和電機作為動力源，成為解決排污和能源問題最具現(xiàn)實意義的途徑之一，集成一體化起動/發(fā)電機(ISG)技術是當前國際公認的未來汽車的先進技術之一，也是當代汽車發(fā)展的重要方向。論文以ISG型混合動力汽車為研究對象，進行了混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)和動力總成控制系統(tǒng)等方面的研究。 本文系統(tǒng)地分析了串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式混和動力汽車動力總成構(gòu)型的優(yōu)缺點，介紹了ISG型混合動力汽車結(jié)構(gòu)及主要特點的基礎上，首先通過對各總成選型分析，選擇了發(fā)動機、電機、電池等部件，接著根據(jù)性能指標，確定了發(fā)動機、電機、電池等部件參數(shù)匹配。 動力總成控制系統(tǒng)作為HEV控制系統(tǒng)的關鍵，主要負責對行駛需求功率的合理分配，保證HEV高效運行，使發(fā)動機燃油消耗和排放達到最優(yōu)。動力總成控制系統(tǒng)的硬件采用了TMS320F2812芯片，由于它功能強大，I/O資源豐富，并且支持廣泛用于汽車電控的CAN通訊，因此，非常適合于混合動力汽車的實時控制。本文研究了動力總成控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，以TMS320F2812型DSP為核心，組建了混合動力總成控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。在充分利用DSP內(nèi)部模塊的基礎上對它的外部總線進行擴展。并設計了電源模塊、A/O模塊、IO模塊、CAN總線模塊和串口通訊模塊。在模塊化設計方式基礎上建立了混合動力控制策略的軟件設計。 為了證明設計方案的可行性和DSP總成控制系統(tǒng)的控制性能，在MATIAB/Simulink環(huán)境下，以hdvisor為仿真平臺，依據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制策略，對相關模塊進行修改，建立了ISG型混合動力汽車整車的仿真模型。利用建立的模型，在Advisor仿真軟件中輸人仿真參數(shù)，設置仿真性能，汽車動力性、經(jīng)濟性以及一些重要性能曲線的仿真結(jié)果。與同樣參數(shù)設置的傳統(tǒng)燃油汽車仿真結(jié)果進行比較表明，油耗和排放都得到了很好的降低。
標簽： 混合動力 汽車驅(qū)動 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-08
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分，廣泛地應用于電動車、電力設備、產(chǎn)業(yè)設備、交通車輛等領域。逆變器的并聯(lián)控制技術以其廣泛的應用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高，高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當今逆變電源的發(fā)展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑，設計大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術實現(xiàn)電源模塊化。 為此，本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象，采用全數(shù)字化控制方式，主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術和并聯(lián)控制技術。本文圍繞大功率組合式三相逆變器，對其主電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的數(shù)學模型、波形控制技術以及并聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)控制方案進行了較為詳細的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結(jié)構(gòu)，并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標系下的數(shù)學模型。針對大功率組合式三相逆變器，采用在dq 坐標系下的三相電壓閉環(huán)統(tǒng)一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質(zhì)量，采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復控制并聯(lián)結(jié)合的控制方案。分析了PID 控制器和重復控制器的原理，并針對400kVA 三相逆變器的系統(tǒng)性能，給出了相應數(shù)字PID 控制器和重復控制器的設計。并利用Matlab 建立了系統(tǒng)的仿真模型，給出了理論研究結(jié)果。提出了有效提高系統(tǒng)動態(tài)性能的兩種方法：加負載電流前饋和動態(tài)過程中強制改變改變調(diào)制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護技術，提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環(huán)相結(jié)合的方案，保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、環(huán)流特性及逆變器的輸出功率進行了分析。詳細分析了輸出阻抗特性不同時，逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異，得出了輸出阻抗對環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對大功率三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理，逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調(diào)制原理。根據(jù)400kVA 三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出阻抗特性，采用了無功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結(jié)果進一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯(lián)控制策略有效可行性。
上傳時間： 2013-07-03
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隨著國內(nèi)交流伺服電機等硬件技術逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機控制技術相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設計了交流永磁電機位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機的物理方程，通過坐標轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現(xiàn)功率驅(qū)動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉(zhuǎn)子位置，并設計一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語言C和單片機M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實時控制性能；由軟件方式實現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實驗結(jié)果表明，本文所設計的伺服控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機的啟動，調(diào)速和定位等，并能達到系統(tǒng)的性能指標。
標簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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