本文的主要工作是設計與開發(fā)了用于機床主軸直接驅動的全數(shù)字化永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺，并利用該平臺進行了仿真和實驗研究，仿真和實驗結果驗證了該系統(tǒng)設計方案的可行性。 首先，詳細闡述了坐標變換理論，根據(jù)永磁同步電動機的本體結構推導了其在各坐標系下的數(shù)學模型，深入研究了永磁同步電動機的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對空間電壓矢量脈寬調制(SVPWM)的基本原理和特性進行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機系統(tǒng)的仿真模型。整個仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測量模塊、坐標變換模塊、電流、轉速調節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結果驗證了矢量控制和SVPWM技術應用于本系統(tǒng)的可行性，同時為系統(tǒng)平臺設計提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動靜態(tài)特性和減小轉動脈動，采用DSP TMS320F2812為核心進行了永磁同步電動機全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設計。系統(tǒng)硬件包括電流檢測、速度檢測、顯示電路、驅動電路、主電路和系統(tǒng)保護電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實現(xiàn)，采用基于id=0的轉子磁場定向矢量控制方法，完成對永磁同步電動機的解耦控制。速度調節(jié)器和電流調節(jié)器采用常規(guī)PI控制算法，逆變器采用SVPWM控制策略。同時，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖，包括系統(tǒng)初始化程序、速度和電流調節(jié)程序、SVPWM的實現(xiàn)以及功率驅動保護等子程序等。 最后，在實驗平臺上做了大量深入的實驗研究工作，并對試驗波形做了深入分析。結果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應速度快，低轉速運行平穩(wěn)和抗干擾能力強等優(yōu)點，可以滿足主軸直接驅動要求。
上傳時間： 2013-05-18
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本課題來源于重點航空研究項目——某型飛機電動舵機用雙余度隔槽嵌放式稀土永磁直流無刷電機的研制,進行雙余度無刷直流電機的控制技術及性能研究具有理論意義、工程意義和顯著的社會效益和經濟效益.論文介紹以AT89C51單片機與SG3525脈寬調制控制器為核心的雙余度稀土永磁無刷直流電機試驗器的系統(tǒng)硬件結構,并對PWM調速控制、功率驅動輸出及GAL邏輯綜合等電路進行分析,提出并設計了電流截止負反饋電路實現(xiàn)電機堵轉和起動時的電流限制功能.在控制器軟件需求分析的基礎上,介紹了基于KeilC51的RTXTiny實時多任務操作系統(tǒng)的軟件工程化技術.按照控制設計、編程、測試、試驗等規(guī)范,建立了完整的文檔,提高軟件的易讀性、易理解性,以達到軟件的高可靠性和強壯性.無刷直流電機是典型的強電與弱電相結合的系統(tǒng),并且飛機系統(tǒng)的電磁環(huán)境復雜,本文對系統(tǒng)的干擾源、傳播途徑等問題進行了研究,并提出相應的軟、硬抗干擾措施使系統(tǒng)性能達到總體設計要求.
標簽： 無刷直流電機 控制系統(tǒng)設計 性能
上傳時間： 2013-07-21
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本文從課題要求和實際應用的角度出發(fā),設計了以TMS320F240為核心的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng),詳細敘述了控制系統(tǒng)的搭建方法,并對永磁同步電機的初始位置檢測和死區(qū)補償作了理論的研究.本文的結構和主要研究內容如下:第一章介紹了永磁電機的原理、現(xiàn)狀和發(fā)展歷史.第二章對永磁同步電機的基本結構和數(shù)學模型做了詳細的介紹.介紹了永磁同步電機控制系統(tǒng)的主要組成部分電流環(huán),轉速環(huán)和位置環(huán)的常見控制策略,這三個環(huán)之間的關系和如何綜合調節(jié)這三個環(huán).控制系統(tǒng)采用的是矢量控制方法,本章最后詳細地分析了永磁同步電機的矢量控制策略,這種策略的軟件實現(xiàn)方法,并給出了基于MATLAB/SIMULINK的控制系統(tǒng)仿真.第三章從介紹了實際的電路設計,包括搭建以TMS320F240為核心的控制系統(tǒng)的搭建,智能功率模塊IPM的使用及控制的主要方法,控制面盤的設計.第四章分析了永磁同步電機控制系統(tǒng)中的一個主要問題:初始位置檢測.分析了現(xiàn)有的初始位置檢測的主要方法,并提出了一種利用永磁同步電機的凸極效應和非線性的磁化特性來估算轉子初始位置的方法.第五章介紹了矢量控制永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的死區(qū)補償問題.
標簽： 永磁同步電機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文首先介紹無刷直流電機原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機數(shù)學模型的基礎上，構建了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真模型，并對各個仿真模塊進行了分析。設計了無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路。該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機為核心，功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個組成部分，給出了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施。針對雙閉環(huán)無刷直流電機調速系統(tǒng)，深入研究了基于串級PI控制的控制策略，給出了參數(shù)選擇方法，并進行了仿真分析。根據(jù)所設計的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實現(xiàn)模塊，包括啟動按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應用層程序調用物理層程序模塊，通過一定的算法邏輯，實現(xiàn)整個系統(tǒng)軟件的功能。最后對無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了調試。給出了系統(tǒng)運行中的電壓、速度和電流等信號的實測波形，并進行了分析。調試結果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有良好的調速性能，達到預期的效果。
上傳時間： 2013-07-11
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本文在參考了國內外已有多自由度球電機的基礎上,提出了正交圓柱結構的兩自由度電機,它是獨立設計的一種創(chuàng)新結構.此電機可分解為兩個獨立的兩相混合式步進電機:分別為內層小電機(外轉子兩相混合式步進電機)和外層大電機(扇形結構的兩相混合式步進電機).本文以兩自由度電機為對象,采用"齒層比磁導法",對電機的矩角特性進行計算和分析,用得到的矩角特性與設計要求相比較,從而為優(yōu)化尺寸設計提供參考.
上傳時間： 2013-07-19
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電纜偏心嚴重影響電纜的質量，因此在電纜生產時必須要進行偏心檢測。該文針對目前我國電纜偏心檢測技術落后的現(xiàn)狀，提出采用電渦流檢測方法來研制可以對電纜進行在線實時偏心檢測的自動化系統(tǒng)，并對此項檢測技術進行了詳細研究。 該文先從偏心傳感器、數(shù)據(jù)采集器和上位機系統(tǒng)三大部分對電渦流式電纜偏心檢測系統(tǒng)進行了整體設計。完成了偏心傳感器探頭的設計并解決了偏心傳感器振蕩電路的電源供應問題和信號從旋轉部件到靜止部件的傳輸問題。以TLC2543A/D轉換器和AT89C52單片機為核心器件設計了數(shù)據(jù)采集器，完成模擬信號到數(shù)字信號的轉換，并通過RS-232串行通訊把采樣數(shù)據(jù)傳輸給PC機。利用VisualBasic語言開發(fā)了軟件系統(tǒng)，對接收的數(shù)據(jù)進行了處理并對結果進行了輸出顯示。 為了提高檢測系統(tǒng)的精度，系統(tǒng)中采用了模擬濾波器和數(shù)字濾波器。根據(jù)檢測系統(tǒng)中信號的特點，分別確定了模擬濾波器和數(shù)字濾波器的性能指標，設計了抗混疊的3階巴特沃思模擬濾波器和5階橢圓型ⅡR低通數(shù)字濾波器，并采用適當?shù)姆椒ㄟM行了實現(xiàn)。在靜態(tài)的電纜偏心檢測實驗系統(tǒng)中對濾波器的性能進行了驗證。 偏心傳感器是檢測系統(tǒng)中的關鍵部件，它的性能至關重要。該文通過構造的靜態(tài)實驗系統(tǒng)對偏心傳感器的性能進行了研究，分析了被測電纜線芯直徑、檢測線圈的匝數(shù)和檢測探頭的尺寸對偏心傳感器性能的影響。
上傳時間： 2013-06-19
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電動機在工農業(yè)生產中被廣泛應用，但是其高故障率對工農業(yè)生產造成巨大的經濟損失。因此，在分析傳統(tǒng)電動機保護裝置不盡完善的基礎上，研制功能完善、可靠性高的電動機保護裝置已經成為必要。 本文在查閱了大量文獻資料的基礎上，介紹了微機保護的發(fā)展歷史、技術特點和發(fā)展方向，結合實際科研課題，在理論聯(lián)系實際的基礎上，設計并實現(xiàn)了硬件以TMS320F206處理器為核心，軟件以傅氏算法為核心的新型電動機微機保護測控系統(tǒng)。 文中首先運用對稱分量法對電動機的三相短路、兩相短路、單相接地短路和斷相等常見對稱和不對稱故障進行了分析，在結合電動機微機保護原理的基礎上，提出了可靠性高、實用性強的電動機微機保護方案。然后根據(jù)微機保護系統(tǒng)的快速、準確的發(fā)展趨勢和DSP數(shù)字信號處理芯片的特點，設計并實現(xiàn)了一種DSPTMS320F206+單片機8051雙CPU結構的電動機微機保護測控裝置。DSP作為主CPU芯片主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和保護等功能，8051作為從CPU主要完成鍵盤處理、液晶顯示處理和通訊等人機對話功能。此雙CPU結構具有并行工作、分工合作的優(yōu)點，既保證了繼電保護的速動性、選擇性、靈敏性和可靠性，又實現(xiàn)了實時測量的高精度。文中對此裝置硬件系統(tǒng)的設計進行了詳細的分析，并結合對微機保護數(shù)據(jù)處理算法和電動機微機保護原理的研究，設計了保護裝置的軟件系統(tǒng)，二者都采用了模塊化的結構設計方法，可移植性強。 通過對設計成的保護裝置樣機進行調試和分析，初步驗證了系統(tǒng)硬件部分和軟件部分設計的正確性；通過靜態(tài)模擬實驗，初步驗證了保護裝置的可靠性。
標簽： 電動機 微機保護 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-29
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目前，大多數(shù)實用的諧波抑制系統(tǒng)都使用已經很成熟的無源濾波技術，但無源濾波器存在諸如易受系統(tǒng)參數(shù)影響、只能消除特定次諧波缺點。所以有源電力濾波器因其動態(tài)補償諧波的優(yōu)越性能已成為一項熱門的研究課題。但是我國的有源電力濾波器技術目前還沒有進入實用階段，多數(shù)只是進行理論上的探討研究。 本文的研究目的就是探討一種新的控制算法，設計一套實用的有源電力濾波器系統(tǒng)以補償諧波及無功功率。 本文的主要內容如下： 1.介紹了目前常用的幾種典型的有源電力濾波器系統(tǒng)結構、基本原理及其主要工作特點。 2.在第三章分析了諧波及無功電流的檢測即有源電力濾波器中指令電流運算電路部分。有源電力濾波器利用瞬時無功功率理論來檢測諧波和無功電流會使補償電流產生誤差。本文設計的并聯(lián)型有源電力濾波器采用一種新的控制算法來綜合補償非線性負載產生的諧波和無功功率。該方法可有效的區(qū)分用戶對于電壓、電流波形畸變的責任，并對其做出相應的獎懲措施。電源電流經過本文設計的有源電力濾波器補償后，其波形與公共連接點的電壓保持一致，根據(jù)這一特征，我們就可以區(qū)分公共連接點處供電部門和用戶的責任。由于電源電流和電壓波形保持同步變化，所以負載產生的無功功率完全得到了補償。為了減少離散傅立葉變換帶來的時間延遲，提高有源電力濾波器的動態(tài)響應速度，采用了同步旋轉坐標系對諧波電壓提前一個采樣周期進行預測。 3.本文提出的有源電力濾波器控制算法非常簡單，用具有高速運算性能和強大控制功能的數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)十分容易。 4.對三相電路和單相電路根據(jù)實際運行可能出現(xiàn)的情況進行了大量的仿真研究，仿真結果也驗證了本文提出的有源電力濾波器的控制算法是有效可行的。 有關諧波源的研究是諧波問題的基礎，而諧波的補償和抑制是諧波問題研究的核心問題，因此本文的研究工作對于電力系統(tǒng)諧波的分析治理具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-23
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晶閘管控制電抗器(TCR)型靜止無功補償裝置(SVC)由于其對快速波動負荷補償?shù)牧己眯Ч蔀榻陙頍o功補償?shù)臒狳c。本文對SVC的各種裝置進行了介紹，研究了TCR型SVC的原理和控制方法，特別分析了12脈波TCR的諧波特性；引入了基于三角波調制的無功電流檢測方法，并在此基礎上設計了以AVR單片機為核心的動態(tài)無功補償裝置控制器。在控制器硬件電路的基礎上，利用C語言進行軟件編程實現(xiàn)了控制器對裝置的自動控制。通過變電站的現(xiàn)場實驗證明控制器能夠準確、快速、可靠的控制TCR實現(xiàn)對波動負荷的快速補償。
上傳時間： 2013-08-03
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隔離升壓DC-DC變換器在電動汽車、儲能系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電以及超導儲能系統(tǒng)等領域有廣闊的應用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡稱IBFBC)為研究對象，針對隔離升壓型變換器的拓撲結構、起動問題、隔離變壓器漏感問題、軟開關問題和輸入電感磁復位問題等進行了系統(tǒng)深入的研究，解決了這一類拓撲所共有技術問題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓撲族，分析比較了各種拓撲的特點，確定了以IBFBC為研究對象。對IBFBC進行了詳細的穩(wěn)態(tài)分析和小信號建模分析，為其分析、設計和搭建實驗平臺提供了電路理論基礎。 理論上分析了IBFBC起動時存在電流沖擊的原因。提出了二種數(shù)字化軟起動方案，該方案對主電路進行了改造，利用DSP能靈活產生PWM波的特點采用了新的控制策略，成功實現(xiàn)了該系統(tǒng)的軟起動。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開關管關斷電壓尖峰的原因，采用了有源箝位的方法，有效的解決電壓尖峰問題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略，提出了一種控制型軟PWM方法，在不增加主電路元器件的基礎上，通過控制PWM的發(fā)生方法，實現(xiàn)了有源箝位功率開關管和橋臂功率開關管的零電壓開通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復位問題。在正常停機時提出了一種數(shù)字化軟停止的方法，控制變換器由Boost工作狀態(tài)逐漸過渡到Buck工作狀態(tài)，讓輸入電感存儲的能量逐漸釋放掉，最后停止工作。對于故障保護停機，采用了繞組磁復位的方法，把輸入電感設計成反激式變換器形式，突然停機時，電感中存儲的能量通過反激式繞組釋放到輸出端，這樣保護了變換器不會損壞。 給出了主電路關鍵器件參數(shù)的設計方法，設計了以DSP-TMS320F2407為核心的數(shù)字控制單元，編寫了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺輸出功率5KW，輸入電壓直流24V，輸出電壓直流300V的IBFBC,通過全面的性能實驗驗證了理論分析和仿真結果。 本文立足于IBFBC的關鍵技術要求，并充分考慮工程應用中的實際因素，進行了理論分析和實驗研究，為實際系統(tǒng)方案設計提供理論依據(jù)，并已經在實際應用中得到驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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