準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)鐵耗一直是困擾電機(jī)設(shè)計(jì)者的一個(gè)難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)僅是交變磁化的，根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測(cè)量的數(shù)據(jù)，計(jì)算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場(chǎng)造成的損耗，對(duì)于計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間的誤差通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來修正。這種方法對(duì)于已經(jīng)長期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用，對(duì)于近年來發(fā)展很快的永磁電機(jī)、高速電機(jī)和其他新結(jié)構(gòu)電機(jī)，由于缺乏合適的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，導(dǎo)致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經(jīng)證明電機(jī)的鐵耗有相當(dāng)一部分是由旋轉(zhuǎn)磁化導(dǎo)致的，因此顧及旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型是本文的一個(gè)重要內(nèi)容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手，先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉(zhuǎn)磁化方式下的計(jì)算和測(cè)量方法，目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計(jì)算系數(shù)。本文提出并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式的25cm愛潑斯坦方圈測(cè)試系統(tǒng)，它可以測(cè)量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗，本文還在二維鐵耗測(cè)試系統(tǒng)中對(duì)硅鋼片在圓形旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明，在同樣頻率和磁密的條件下，旋轉(zhuǎn)磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型，它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數(shù)，但又能顧及到旋轉(zhuǎn)磁化帶來的影響。通過實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和測(cè)試，表明軌跡法的計(jì)算結(jié)果在未經(jīng)任何系數(shù)修正的情況下就具有很好的精度，適合推廣使用。 軟磁復(fù)合材料是一種新型的粉末金屬材料，它具有渦流損耗小和易制造成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)電機(jī)等特點(diǎn)。為了探索這種材料在高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用和驗(yàn)證本文提出的鐵耗計(jì)算模型，本文成功地設(shè)計(jì)和制造了一臺(tái)采用軟磁復(fù)合材料的爪極式永磁電機(jī)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文通過三維有限元分析，對(duì)該電機(jī)的磁通、磁鏈、電感、轉(zhuǎn)矩和鐵耗等參數(shù)和性能的計(jì)算提出了計(jì)算方法。對(duì)該種電機(jī)的熱分析，本文提出了熱網(wǎng)絡(luò)法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機(jī)總損耗中占有很大比例，因此在有限元方法中，本文通過映射剖分法，使磁場(chǎng)和熱場(chǎng)模型中的單元總數(shù)、大小和順序保持完全一致，軌跡法計(jì)算得到的各單元鐵耗直接耦合進(jìn)熱場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，得到了電機(jī)準(zhǔn)確的溫度分布。本文還進(jìn)行了高速電機(jī)轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析，合理地調(diào)整轉(zhuǎn)子的直徑、長度和軸承位置，使轉(zhuǎn)子的自然共振頻率遠(yuǎn)離電機(jī)的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測(cè)試平臺(tái)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測(cè)試，并通過假轉(zhuǎn)子法測(cè)量了電機(jī)鐵耗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所用方法的可行性，得到的結(jié)論對(duì)軟磁復(fù)合材料的應(yīng)用及爪極式電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析都具有很好的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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選相控制開關(guān)又稱同步開關(guān)或相控開關(guān)，其實(shí)質(zhì)就是控制開關(guān)在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘，以主動(dòng)消除開關(guān)過程所產(chǎn)生的涌流和過電壓等電磁暫態(tài)效應(yīng)，提高開關(guān)的開斷能力。本論文以電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償為背景，分析了隨機(jī)投切電容器組的暫態(tài)過程所帶來的各種危害，從而提出選相投切技術(shù)；本文以真空開關(guān)選相投切電容器組為研究對(duì)象，著重介紹了電容器組選相投切技術(shù)的相關(guān)理論，給出了電容器組選相投切的控制策略，為同步開關(guān)選相控制器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作穩(wěn)定可靠，其出力特性能與真空開關(guān)良好匹配，在中壓領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。相控真空開關(guān)采用三相獨(dú)立操動(dòng)的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)，其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲(chǔ)能大容量電容器，通過多次的測(cè)試結(jié)果表明雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)能很好地滿足相控開關(guān)的要求，是相控開關(guān)的理想選擇。 IPM(智能功率模塊)作為一種新型的大功率開關(guān)器件，以其設(shè)計(jì)簡單(內(nèi)置驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路)，低功耗，開關(guān)速度快等特點(diǎn)成為越來越多設(shè)計(jì)者的首選，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文討論了IPM在選相投切電容器組中的相關(guān)邏輯控制策略，光耦隔離驅(qū)動(dòng)，IPM過流、過熱相關(guān)保護(hù)等內(nèi)容，設(shè)計(jì)了以DSP(TMS320LF2407A)為核心的永磁機(jī)構(gòu)同步控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)信號(hào)，經(jīng)過FIR數(shù)字濾波提取零點(diǎn)，通過IPM控制大容量電容器放電來驅(qū)動(dòng)永磁機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)斷路器在期望相位上分?jǐn)嗷蜿P(guān)合以減小暫態(tài)沖擊，并保證儲(chǔ)能電容器的一次儲(chǔ)能完成一次完整的O-C-O操作。 通過相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試，表明本系統(tǒng)已經(jīng)初步達(dá)到了設(shè)計(jì)所要達(dá)到的預(yù)期效果，為以后的研究以及同步控制控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和參考。
標(biāo)簽： 并聯(lián)電容器組 相控 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文對(duì)模糊溫度控制器進(jìn)行了研究，介紹了模糊溫度控制器的硬件和軟件設(shè)計(jì)。此控制器主控部分以Microchip公司的8位單片機(jī)PIC18F252為控制核心，采集測(cè)溫電路輸出電壓，實(shí)現(xiàn)模糊控制算法等。此單片機(jī)內(nèi)部集成了AD轉(zhuǎn)換模塊，可以直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集。測(cè)溫電路以Pt100鉑電阻傳感器為基礎(chǔ)，并對(duì)其進(jìn)行了線性補(bǔ)償。鍵盤、LED顯示部分以美國ATMEL公司生產(chǎn)的低價(jià)格，高性能的CMOS 8位單片機(jī)AT89C52為控制核心。兩個(gè)單片機(jī)使用串行通訊接口(USART)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。在軟件方面，以模糊控制為核心控制算法，實(shí)現(xiàn)恒溫控制功能，用C語言完成整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件編程。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機(jī)應(yīng)用前景越來越廣闊，有較大的研究價(jià)值，對(duì)其電磁性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計(jì)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機(jī)，尤其是高速永磁電機(jī)的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)和樣機(jī)制造和實(shí)驗(yàn)等做了大量的工作： 對(duì)電機(jī)的磁路進(jìn)行分析設(shè)計(jì)：從磁路結(jié)構(gòu)入手，分析了定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的各種結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場(chǎng)路結(jié)合的分析計(jì)算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉(zhuǎn)子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對(duì)永磁無刷直流電機(jī)的電路進(jìn)行分析：從電機(jī)磁場(chǎng)分析入手，根據(jù)齒磁通分析計(jì)算了電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；根據(jù)此電動(dòng)勢(shì)的波形，推導(dǎo)了三相六狀態(tài)控制時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的電路計(jì)算模型，重點(diǎn)推導(dǎo)了電動(dòng)勢(shì)平頂寬度小于120度電角度時(shí)的電路模型，指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因，該模型考慮了電感對(duì)高速電機(jī)性能的影響；給出了基于能量攝動(dòng)法計(jì)算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來計(jì)算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準(zhǔn)確計(jì)算高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的鐵耗是困擾電機(jī)工作者的一個(gè)難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計(jì)算模型，進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮電機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對(duì)鐵耗的影響的鐵耗計(jì)算模型，其各項(xiàng)損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過回歸計(jì)算得到。通過實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，表明此計(jì)算模型有較高的準(zhǔn)確度。隨著電機(jī)內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個(gè)重要問題，為了了解電機(jī)內(nèi)的溫度分部，防止局部過熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡(luò)法永磁無刷直流電機(jī)的溫升計(jì)算模型，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行了溫升計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和實(shí)際測(cè)量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機(jī)的電磁計(jì)算方法，建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)的效率進(jìn)行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機(jī)，通過對(duì)優(yōu)化前后的方案做出樣機(jī)并進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化后測(cè)量損耗有了較大的減小。 對(duì)永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究：位置檢測(cè)技術(shù)、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問題，它們都對(duì)電機(jī)的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機(jī)中的安裝應(yīng)用；功率管壓降對(duì)起動(dòng)電流、功率的影響問題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對(duì)電機(jī)電流，輸出性能的影響，提出適當(dāng)提前換相有利于電機(jī)出力。 做出永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，主要包括高速永磁無刷直流電機(jī)、內(nèi)置式永磁無刷直流電機(jī)、高壓永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)、性能分析、樣機(jī)制作、實(shí)驗(yàn)分析等。建構(gòu)了對(duì)樣機(jī)進(jìn)行發(fā)電機(jī)測(cè)試、電動(dòng)機(jī)測(cè)試、損耗測(cè)量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過在測(cè)試時(shí)使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機(jī)鐵耗和機(jī)械損耗，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果基本一致。 總之，通過對(duì)永磁無刷直流電機(jī)的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)理論和分析方法，并通過樣機(jī)的制造和實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步的驗(yàn)證了這些理論和方法的準(zhǔn)確性，這對(duì)永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有很好的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 性能分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：阿四AIR
電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生幾倍于額定電流的沖擊電流，不僅對(duì)電網(wǎng)造成不良影響，而且嚴(yán)重的影響電機(jī)的使用壽命。為了改善電機(jī)的啟動(dòng)特性，在電機(jī)領(lǐng)域采用由晶閘管控制的電機(jī)軟啟動(dòng)器，基于電機(jī)軟啟動(dòng)器的優(yōu)良特性，本文提出了一種基于高速數(shù)字處理器TMS320LF2407A的高性能的異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器。 異步電機(jī)在輕載運(yùn)行時(shí)，功率損耗增大，功率因數(shù)和效率都大大降低，造成了大量電能的浪費(fèi)。本文從理論上分析了影響損耗的各種因素，提出了降壓節(jié)能方案，然后進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案效果。 本文利用MATLAB搭建了軟起動(dòng)器系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)軟起動(dòng)的控制方式進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明該軟起動(dòng)器系統(tǒng)可以有效地減小異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。本文同時(shí)也闡述了晶閘管調(diào)壓電路及軟起動(dòng)器主電路的工作原理、軟起動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)和功能以及軟件設(shè)計(jì)。 利用TMS320LF2407A和89S52組成的雙CPU系統(tǒng)，研制了性能優(yōu)良、操作簡易、界面清晰的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器，本文給出了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)思想和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)曲線。實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)具有良好的控制特性。
標(biāo)簽： DSP 異步電動(dòng)機(jī) 節(jié)能
上傳時(shí)間： 2013-06-24
上傳用戶：erkuizhang
電動(dòng)油泵在國外高中檔汽車中已有廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)，一些國產(chǎn)汽車也開始使用電動(dòng)燃油泵，目前油泵電機(jī)普遍采用有刷直流電機(jī)，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(shí)際需要，采用Magneforce/BIDC軟件，設(shè)計(jì)了一臺(tái)無刷直流電機(jī)油泵電機(jī)代替原有有刷直流電機(jī)，以期改善原有電動(dòng)油泵的運(yùn)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(biāo)的方案，并對(duì)它們的工作特性及額定運(yùn)行性能作了比較。并就其中一種方案(四極六槽結(jié)構(gòu))研究了磁鋼極弧寬度、超前導(dǎo)通角對(duì)電機(jī)性能的影響，以及一系列設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)定位轉(zhuǎn)矩的影響。之后，論文采用了ANSOFT/MAXWELL軟件對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了磁場(chǎng)分析，得出了樣機(jī)在一個(gè)電周期內(nèi)空載和負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)分布規(guī)律。另外論文采用了ANSYS軟件，分析了樣機(jī)的溫度場(chǎng)分布。 為了進(jìn)一步分析無刷直流油泵電機(jī)的可靠性，論文建立了帶霍爾位置傳感器的無刷直流電機(jī)的Simulink仿真模型，并利用該仿真模型對(duì)無刷直流電機(jī)所可能發(fā)生的故障進(jìn)行了仿真研究。仿真了無刷直流電機(jī)常見的包括電機(jī)本體、逆變器及位置傳感器在內(nèi)的三類故障運(yùn)行情況，在理論上對(duì)各個(gè)故障仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析，并在樣機(jī)上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果，這對(duì)進(jìn)一步提高無刷直流電機(jī)的故障診斷水平及提高電機(jī)的可靠性具有重要的指導(dǎo)意義。 論文還根據(jù)樣機(jī)的性能參數(shù)及實(shí)際應(yīng)用的需要，研制了一臺(tái)基于ML4425的無刷直流電機(jī)無位置傳感器控制器。實(shí)驗(yàn)證明，該無位置傳感器控制無刷直流油泵電機(jī)可以取代原有的有刷電機(jī)，滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
標(biāo)簽： 電動(dòng) 無刷直流電機(jī) 無位置傳感器
上傳時(shí)間： 2013-05-29
上傳用戶：LCMayDay
隨著無刷直流電機(jī)在工業(yè)控制和家用電器等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，其傳統(tǒng)的帶位置傳感器無刷直流電機(jī)控制呈現(xiàn)出越來越多的局限性，由此，無位置傳感器控制便應(yīng)運(yùn)而生，特別是“反電勢(shì)”法無位置傳感器控制逐漸受到了人們的青睞，并成為無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)及發(fā)展主流。 論文在詳細(xì)介紹了無刷直流電機(jī)的運(yùn)行原理及數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)反電勢(shì)過零檢測(cè)法無位置傳感器控制的原理以及過零檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。由于在零速或低速時(shí)電機(jī)反電勢(shì)為零或很小，基于反電勢(shì)的控制方法都需要特殊的起動(dòng)技術(shù)，本文在分析常有起動(dòng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種新的起動(dòng)方法一轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)起動(dòng)法，該起動(dòng)方法包括轉(zhuǎn)子零初始位置檢測(cè)、轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)加速以及切換至反電勢(shì)法運(yùn)行三個(gè)步驟，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)證明，與傳統(tǒng)的三段式起動(dòng)方法相比，該起動(dòng)方法具有更優(yōu)良的起動(dòng)性能。同時(shí)，本文還對(duì)反電勢(shì)法無位置傳感器控制的檢測(cè)誤差及干擾影響進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析，并提出了相應(yīng)的誤差補(bǔ)償及干擾抑制措施。 最后，確立了以MC56F805為核心的無刷直流電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，搭建了相應(yīng)的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在Codewarrior集成開發(fā)環(huán)境下完成了整個(gè)無刷直流電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)證明，所研制的試驗(yàn)軟硬件平臺(tái)能很好地完成無刷直流電機(jī)無位置傳感器控制功能，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快速、可靠性高。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 無位置傳感器 控制
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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在永磁無刷直流電機(jī)中，即使電樞繞組不通電，由于水磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)同定子鐵芯的齒槽相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即齒槽定位力矩。定位力矩使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。影響齒槽轉(zhuǎn)矩的因素很多，如齒槽的數(shù)量、齒槽形狀、斜槽角度、磁鋼的極弧系數(shù)以及輔助凹槽等等，因此，準(zhǔn)確計(jì)算定位力矩較為復(fù)雜。本文利用麥克斯韋張量法來分析定位力矩，為電機(jī)設(shè)計(jì)提供理論參考。文中闡述了齒槽力矩產(chǎn)生機(jī)理，綜述了抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，探討了抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的發(fā)展趨勢(shì)。 本文以永磁無刷直流電機(jī)為對(duì)象，利用Ansoft有限元仿真軟件，通過有限元分析對(duì)改變槽口寬度、定子斜槽、改變極弧系數(shù)和定子沖片增加輔助凹槽對(duì)定位力矩的影響進(jìn)行了研究。深入分析了沖片輔助凹槽對(duì)抑制永磁無刷直流電機(jī)定位力矩的作用，因?yàn)闆_片面加輔助凹槽的方法，生產(chǎn)中便于加工，對(duì)電機(jī)性能影響很小。結(jié)果表明，同一沖片上在對(duì)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(duì)稱地加兩個(gè)輔助凹槽時(shí)，輔助凹槽角度不同作用不同。對(duì)不同沖片，適合的輔助凹槽角度也是不同的。 最后對(duì)這幾種抑制定位力矩的方法進(jìn)行優(yōu)化組合，找出了一個(gè)最優(yōu)的抑制永磁無刷直流電機(jī)定位力矩的方案。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 定位 力矩
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于數(shù)字化焊機(jī)系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，本文開展了對(duì)數(shù)字化IGBT逆變焊機(jī)控制系統(tǒng)的研究工作，設(shè)計(jì)了數(shù)字化逆變焊機(jī)的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機(jī)”的概念，分析了數(shù)字化焊機(jī)較傳統(tǒng)的焊機(jī)的優(yōu)勢(shì)，然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展形勢(shì)，針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)，闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個(gè)數(shù)字化逆變焊機(jī)的設(shè)計(jì)思路和方案，簡要介紹了數(shù)字信號(hào)處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點(diǎn)，較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號(hào)。 逆變焊機(jī)的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(逆變頻率20KHz)，由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及元件的選型和參數(shù)的計(jì)算，并對(duì)所設(shè)計(jì)的主電路進(jìn)行了Matlab計(jì)算機(jī)仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU，由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點(diǎn)，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護(hù)模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對(duì)整個(gè)焊接電源進(jìn)行了實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制與焊接過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制，即：控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計(jì)了專門的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊M57959L，進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對(duì)輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，采用離散的PI控制算法計(jì)算后，輸出相應(yīng)的控制量來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬，進(jìn)而調(diào)制輸出電流，達(dá)到控制焊機(jī)輸出的目的。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機(jī)的工作要求。 最后，在對(duì)本文做簡要總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)于本逆變焊機(jī)的進(jìn)一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機(jī)控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機(jī)。本文針對(duì)超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),以我國研究技術(shù)相對(duì)比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對(duì)象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測(cè)試、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識(shí)模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內(nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對(duì)行波超聲波電機(jī)測(cè)試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測(cè)試控制平臺(tái)。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對(duì)行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí),將必要的參數(shù)讀取出來進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對(duì)電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測(cè)試,可以分析驅(qū)動(dòng)頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對(duì)電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識(shí)中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識(shí)若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個(gè)關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識(shí)模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對(duì)行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對(duì)常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)非線性和時(shí)變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動(dòng)頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對(duì)控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計(jì)了位置--速度雙環(huán)(串級(jí))控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過對(duì)已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡化,設(shè)計(jì)和研制了具有實(shí)用化價(jià)值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對(duì)核磁成像設(shè)備而設(shè)計(jì)的行波超聲波電機(jī)隨動(dòng)控制系統(tǒng)中,同時(shí)嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺(tái)。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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