本書分為基礎(chǔ)篇與應(yīng)用篇兩部分。基礎(chǔ)篇講述軟件的使用,包括電子線路部分與單片機部分。電子線路部分介紹了如何使用PROTEUS軟件分析模擬電路、數(shù)字電路及模數(shù)混合電路,包括模擬與數(shù)字激勵信號的編輯、各種分析(如瞬態(tài)分析、傅里葉分析、交直流參數(shù)掃描分析、直流工作點分析、失真分析、噪聲分析、傳輸函數(shù)分析和音頻響應(yīng)分析等)的物理意義及方法;單片機部分詳細(xì)說明了如何使用該軟件設(shè)計與仿真單片機系統(tǒng),包括利用軟件自帶的編譯器編譯程序和利用第三方工具編譯程序。應(yīng)用篇通過多個實例說明了PROTEUS在模擬電路、數(shù)字電路及單片機電路設(shè)計中的應(yīng)用,包括題目、技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)方案、單元電路設(shè)計、軟件流程、源程序、調(diào)試方法及步驟、測試結(jié)果與PCB制板等
上傳時間: 2013-06-19
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本課題是國家自然科學(xué)基金重點資助項目“微型燃?xì)廨啓C一高速發(fā)電機分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機的體積小、功率密度大和效率高,正在成為電機領(lǐng)域的研究熱點之一。高速電機的主要特點有兩個:一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn),二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率,由此決定了不同于普通電機的高速電機特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對高速永磁電機的機械與電磁特性及其關(guān)鍵技術(shù)進行了深入地研究,主要包括以下內(nèi)容: 首先,進行了高速永磁電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度分析。根據(jù)永磁體抗壓強度遠(yuǎn)大于抗拉強度的特點,提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強度合金鋼護套的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體與護套之間采用過盈配合,用護套對永磁體施加的靜態(tài)預(yù)壓力抵消高速旋轉(zhuǎn)離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力,使永磁體高速旋轉(zhuǎn)時仍承受一定的壓應(yīng)力,從而保證永磁轉(zhuǎn)子的安全運行。基于彈性力學(xué)厚壁筒理論與有限元接觸理論,建立了新型高速永磁轉(zhuǎn)子應(yīng)力計算模型,確定了護套和永磁體之間的過盈量,計算了永磁體和護套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強度計算方法已應(yīng)用于高速永磁電機的樣機設(shè)計。 其次,進行了高速永磁轉(zhuǎn)子的剛度分析和磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計算。基于電磁場理論分析了磁力軸承支承的各向同性,利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計算了磁力軸承的線性支承剛度,在對高速電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化的基礎(chǔ)上建立了磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)方程,采用有限元法計算了高速永磁電機轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計算方法設(shè)計的1臺采用磁力軸承的高速電機,已成功實現(xiàn)60000r/min的運行。 再次,進行了高速永磁電機的定子設(shè)計,提出了一種新型環(huán)形繞組結(jié)構(gòu)。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個槽中,而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個槽中,不但增加了定子表面的通風(fēng)散熱面積,使冷卻氣流直接冷卻定子繞組,更為重要的是,解決了傳統(tǒng)2極電機繞組端部軸向過長的難題,使轉(zhuǎn)子軸向長度大為縮短,從而增加了高速永磁電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后,采用場路耦合以及解析與實驗相結(jié)合的方法,分析計算了高速永磁電機的損耗和溫升,并對高速永磁發(fā)電機的電磁特性進行了仿真。高速電機的優(yōu)點是體積小和功率密度大,然而隨之而來的缺點是單位體積的損耗大,以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準(zhǔn)確計算對高速電機的安全運行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計算高速電機的高頻鐵耗,對定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件,進行了不同頻率和不同軋制方向的導(dǎo)磁性能和損耗系數(shù)測定。然后采用場路耦合的方法,分析計算了高速電機的定子鐵耗和銅耗、轉(zhuǎn)子護套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)磨損耗。在損耗分析的基礎(chǔ)上,計算了高速電機的溫升。最后,設(shè)計制造了一臺額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機試驗樣機,并進行了初步的試驗研究。測量了電機在不同轉(zhuǎn)速下空載運行時的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動勢波形。通過與仿真結(jié)果的對比,部分驗證了高速永磁電機理論分析和設(shè)計方法的正確性。在此基礎(chǔ)上,提出一種高速永磁電機的改進設(shè)計方案,為進一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
上傳時間: 2013-04-24
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高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國防等各個領(lǐng)域。采用先進控制策略和全數(shù)字控制技術(shù)的永磁同步電機伺服系統(tǒng),已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應(yīng)用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術(shù)不斷進步,同時市場對伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應(yīng)能力的要求也不斷提高。 本文從詳細(xì)分析了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型和矢量控制的基本原理,選取了基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方式,采用電壓空間矢量(SVPWM)調(diào)制技術(shù),建立了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機伺服系統(tǒng)。針對伺服系統(tǒng)在運行過程中參數(shù)變化及負(fù)載擾動等問題,深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計的基本原則和方法,將滑模變結(jié)構(gòu)控制與矢量控制相結(jié)合,改進了基于趨近率的單段滑模面變結(jié)構(gòu)控制,設(shè)計了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結(jié)構(gòu)控制器。在Matlab/Simulink7.1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實驗系統(tǒng)平臺進行了詳盡的仿真和實驗研究。結(jié)果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求,滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠有效應(yīng)用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標(biāo)簽: 滑模變結(jié)構(gòu) 控制 伺服系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-18
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燃料電池電動汽車DC/DC變換器的諸如工作電壓、電流、效率、體積、重量、溫度這些參數(shù)指標(biāo)中溫度參數(shù)是一個尤為重要的參數(shù)。如何對DC/DC變換器內(nèi)部多點溫度參數(shù)進行實時監(jiān)測從而為DC/DC變換器提供可靠的溫度參數(shù)就成為本課題的直接來源和選題依據(jù)。 USB總線具有即插即用、使用方便、易于擴展以及抗干擾能力強等其它總線無法比擬的優(yōu)點。如今USB已經(jīng)成為PC上的標(biāo)準(zhǔn)接口,并迅速占領(lǐng)了計算機中、低速外設(shè)的市場。而且隨著計算機功能的不斷強大,虛擬儀器技術(shù)也在不斷發(fā)展。它代表了測量與控制技術(shù)的未來發(fā)展方向。本課題的研究目的就是希望將USB總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到測量系統(tǒng)中,充分利用實驗室現(xiàn)有的資源,設(shè)計一個基于USB總線和LabVIEW的多路溫度測試儀。 在了解DC/DC變換器內(nèi)部主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,考慮測試系統(tǒng)抗干擾技術(shù),選用擴展了USB功能的微控制器芯片STM32F103和高精度溫度傳感器PT1000完成了基于恒流源的多通道溫度檢測電路原理圖與印刷電路板設(shè)計。在學(xué)習(xí)USB協(xié)議和電子芯片數(shù)據(jù)手冊的基礎(chǔ)上編寫了測試儀的下位機固件程序。通過LabVIEW中的NI—VISA開發(fā)驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)上位機與USB設(shè)備的通信功能。在LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺中編寫用戶界面并建立合理的報表生成系統(tǒng),有效存儲數(shù)據(jù)提供用戶查詢。 直接在LabVIEW環(huán)境下通過NI—VISA開發(fā)能驅(qū)動用戶USB系統(tǒng)應(yīng)用程序,完全避開了以前開發(fā)USB驅(qū)動程序的復(fù)雜性,大大縮短了開發(fā)周期,節(jié)省了開發(fā)成本。設(shè)計完畢后對系統(tǒng)進行了軟硬件聯(lián)調(diào),通道標(biāo)定和現(xiàn)場試驗,并進行了精度分析。實驗結(jié)果表明課題在這一研究過程中取得了預(yù)期的良好結(jié)果。
上傳時間: 2013-06-07
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低壓電器電弧運動過程三維成像理論及運動機理研究在國內(nèi)外取得了一定的進展,但作為一種新型電弧研究方法,特別是對電弧運動可視化方面的研究尚處于起步階段,其技術(shù)涉及到電器學(xué)、數(shù)值計算、圖像處理、計算機科學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域,加之電弧復(fù)雜的非線性特性及其瞬時特性,導(dǎo)致測量研究的困難,在電弧機理、性能分析和模型設(shè)計等方面都還不夠成熟、完善。所以,在電弧模型理論研究、電器電磁機構(gòu)的三維有限元分析、電器的計算機輔助設(shè)計、電弧動態(tài)特性研究等方面,存在大量的工作要做。對這些問題的深入研究,可以更好地認(rèn)識電器觸頭在整個運動過程中極其復(fù)雜的電、熱、磁、機械等一系列現(xiàn)象。 為了從不同角度觀察分析電弧在滅弧室中的動態(tài)運動過程,本文在研究開關(guān)電器電弧圖像增強及運動過程三維可視化的基礎(chǔ)上,分析電弧形成機理、電弧特性和運動形態(tài)的基本理論,進一步考慮其模型特性和電弧等離子體磁壓縮效應(yīng),建立其運動數(shù)學(xué)模型。電弧圖像需要的處理主要有:圖像數(shù)字化、圖像平滑、圖像分割、圖像邊緣檢測、圖像增強。本文提出一種基于小波變換的圖像增強和直方圖的圖像增強算法,在保留電弧弧柱強特征的同時,突出顯示電器動觸頭圖像特征使增強后的電弧圖像適合人類的視覺特征,為電弧動態(tài)過程分析和電弧可視化模型的構(gòu)建提供有效的分析基礎(chǔ),并取得良好的電弧圖像增強效果。本文構(gòu)造了基于比色測溫原理的電弧輻射拾取、圖像采集、同步控制、數(shù)據(jù)處理等硬件裝置,對試驗采集裝置進行了標(biāo)定;將醫(yī)學(xué)上成功應(yīng)用的計算機層析成像理論,應(yīng)用于對電弧進行三維溫度場重建的研究,構(gòu)造可單面陣CCD采集三組六路投影輻射強度的實驗裝置,通過對觸頭邊緣檢測的手段精確定位于不同光路中電弧的位置,對輻射拾取光路進行校準(zhǔn),編制了系統(tǒng)軟件,實現(xiàn)電弧三維溫度場的重建。研究數(shù)學(xué)模擬計算方法,提出了適合低壓電器電弧數(shù)學(xué)模型計算的方法。用計算機求解獲得以前依靠實驗才能獲得的開斷波形及運動過程,將理論分析、試驗研究和計算機仿真有機結(jié)合起來,使產(chǎn)品設(shè)計更加科學(xué)和準(zhǔn)確,可以大大減少設(shè)計周期,減少試驗的盲目性和費用,有利于提高電器產(chǎn)品的技術(shù)性能,對于新產(chǎn)品開發(fā),優(yōu)化滅弧室設(shè)計及模擬實驗,具有十分重要的意義。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,開關(guān)電源的小型化、高頻化成為趨勢,其中各個部分工作時的電磁干擾問題也越來越嚴(yán)重,因此開關(guān)電源的電磁兼容性也越來越引起人們的重視。目前,軟開關(guān)技術(shù)因其能減少開關(guān)損耗和提高效率,在開關(guān)電源中應(yīng)用越來越廣泛。本文的主要目的是針對開關(guān)電源中的電磁干擾進行分析,研究軟開關(guān)技術(shù)對電磁干擾的影響,并且提出一種抑制共模干擾的濾波方法。 本文首先介紹了電磁兼容的定義、開關(guān)電源EMI的特點,論述了開關(guān)電源中EMI的研究現(xiàn)狀。從電磁干擾的三要素出發(fā),介紹了開關(guān)電源中電磁干擾的干擾源和干擾的耦合通路。分析了電感、電容、高頻變壓器等器件的高頻特性,并介紹了線性阻抗穩(wěn)定系統(tǒng)(LISN)的定義和作用。在了解了軟開關(guān)基本概念的基礎(chǔ)上,本文以全橋變換器為對象,介紹了移相全橋ZVS的工作原理,分析了它在實現(xiàn)過程中對共模干擾的影響,并在考慮IGBT寄生電容的情況下,對其共模干擾通道進行了分析。然后以UC3875為核心,設(shè)計了移相全橋ZVS的控制電路和主電路,實現(xiàn)了軟開關(guān)。為了對共模干擾進行抑制,本文提出了一種新型的有源和無源相結(jié)合的EMI濾波器,即無源部分采用匹配網(wǎng)絡(luò)法,將阻抗失配的影響降到最低;有源部分采用前饋控制,對共模電流進行補償。 針對以上提出的問題,本文通過Saber軟件對移相全橋ZVS進行了仿真,并和硬開關(guān)條件下的傳導(dǎo)干擾進行了比較,得出了在高頻段,ZVS的共模干擾小于硬開關(guān),在較低頻段改善不大,甚至更加嚴(yán)重,而差模干擾有較大衰減的結(jié)論。通過對混合濾波器進行仿真,取得了良好的濾波效果,和傳統(tǒng)的無源EMI濾波器相比,在體積和重量上都有一定優(yōu)勢。
標(biāo)簽: EMI 開關(guān)電源 模
上傳時間: 2013-05-28
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隨著通信技術(shù)的發(fā)展,視頻傳輸系統(tǒng)因具有方便、實時、準(zhǔn)確等特點已成為現(xiàn)代工業(yè)管理、安全防范、城市交通中必不可少的重要部分。而光纖傳輸以大容量、保密性能好、抗干擾能力強、傳輸距離等優(yōu)點越來越受人們的關(guān)注。本論文以FPGA為核心芯片,結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和時分復(fù)用技術(shù),提出了一種無壓縮多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計方案,并詳細(xì)分析方案的設(shè)計過程。 系統(tǒng)分A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和FPGA數(shù)據(jù)處理三大模塊化進行設(shè)計,F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)了程序的配置下載、IO口的控制功能、各時鐘分頻、鎖相功能和多路數(shù)字信號的復(fù)接解復(fù)接仿真,同時完成了視頻信號的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字視頻信號的D/A轉(zhuǎn)換功能,最終實現(xiàn)了八路視頻信號在一根光纖上實時傳輸?shù)墓δ堋=邮找曨l圖像輪廓清晰、沒有不規(guī)則的閃爍、沒有波浪狀等條紋或橫條出現(xiàn),基本滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量指標(biāo)要求。各路視頻信號的輸入輸出電接口、阻抗和收發(fā)光接口均符合國家標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)具高集成度、靈活性等特點,能廣泛應(yīng)用于各場合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和安全防范系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞:FPGA,光纖傳輸,視頻信號
標(biāo)簽: FPGA 多路 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-05
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隨著計算機技術(shù)的突飛猛進以及移動通訊技術(shù)在日常生活中的不斷深入,數(shù)據(jù)采集不斷地向多路、高速、智能化的方向發(fā)展。本文針對此需求,實現(xiàn)了一種應(yīng)用FPGA的多路、高速的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),從而為測量儀器提供良好的采集數(shù)據(jù)。 本文設(shè)計了一種基于AD+FPGA+DSP的多路數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng),針對此系統(tǒng)設(shè)計了基于AD9446的模數(shù)轉(zhuǎn)換采集板,再將模數(shù)轉(zhuǎn)換采集板的數(shù)據(jù)傳送至基于FPGA的采集控制模塊進行數(shù)據(jù)的壓縮以及緩沖存儲,最后由DSP調(diào)入數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的處理。本文的設(shè)計主要分為兩部分,一部分為模數(shù)轉(zhuǎn)換采集板的設(shè)計與調(diào)試,另一部分為采集控制模塊的設(shè)計與仿真。 經(jīng)設(shè)計與調(diào)試,模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可為系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù),能穩(wěn)定工作在百兆的頻率下;采集控制模塊能實時地完成數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)緩沖,并能通過時鐘管理模塊來控制前端AD的采樣,該模塊也能穩(wěn)定工作在百兆的頻率下。該系統(tǒng)為多路、高速的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),并能穩(wěn)定工作,從而能滿足電子測量儀器的要求。關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)采集;FPGA;AD9446
標(biāo)簽: FPGA 高速數(shù)據(jù) 采集
上傳時間: 2013-06-04
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本文主要介紹了基于FPGA的無線信道盲均衡器的設(shè)計與實現(xiàn),在算法上選擇了比較成熟的DDLMS和CMA相結(jié)合的算法,結(jié)構(gòu)上采用四路正交FIR濾波器模型.在設(shè)計的過程中我們采取了用MATLAB進行算法仿真,VerilogHDL語言進行FPGA設(shè)計的策略.在硬件描述語言的設(shè)計流程中,信道盲均衡器運用了Top-Down的模塊化設(shè)計方法,大大縮短了設(shè)計周期,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴展性.測試結(jié)果表明均衡器所有的性能指標(biāo)均達到預(yù)定目標(biāo),且工作性能良好,均衡效果較為理想,能夠滿足指標(biāo)要求.本課題所設(shè)計和實現(xiàn)的信道盲均衡器,為FPGA芯片設(shè)計技術(shù)做了有益的探索性嘗試,對今后無線通信系統(tǒng)中的單芯片可編程系統(tǒng)(SOPC)的設(shè)計運用有著積極的借鑒意義.
上傳時間: 2013-07-11
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機。永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)是以永磁同步電機為控制對象,采用變壓變頻技術(shù)對電機進行調(diào)速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點,在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而,轉(zhuǎn)子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術(shù)開環(huán)運行時,系統(tǒng)不太穩(wěn)定,電機效率有所下降,轉(zhuǎn)子溫升高,易造成釹鐵硼永磁體退磁,危及電機安全運行,有時甚至還會出現(xiàn)失步現(xiàn)象,系統(tǒng)無法運行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎(chǔ)之上的,因此如何獲取轉(zhuǎn)子位置和速度信號是整個系統(tǒng)中相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)。當(dāng)前,在大多數(shù)調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)中,最常用的方法是在轉(zhuǎn)子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本,降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此,在一些特殊及控制精度要求不很高的場合,無傳感器控制將會得到廣泛的應(yīng)用。它通過測量電動機的電流、電壓等可測量的物理量,通過特定的觀測器策略估算轉(zhuǎn)子位置,提取永磁轉(zhuǎn)子的位置和速度信息,完成閉環(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象,介紹了永磁同步電機的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型,詳細(xì)地闡述了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的理論基礎(chǔ)及其波形的產(chǎn)生機制,并對閉環(huán)控制策略進行了研究。鑒于數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設(shè)資源,使用該芯片設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),通過對整個控制系統(tǒng)的試驗調(diào)試,實現(xiàn)了永磁同步電機的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機的仿真數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的工作原理,構(gòu)建了永磁同步電機調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,依據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理,對永磁電機的轉(zhuǎn)子位置角θe和轉(zhuǎn)速ωe進行實時在線估算,不斷修正估算位置^θe,控制定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場垂直并保持與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)電機的閉環(huán)調(diào)速運行。理論分析和仿真結(jié)果表明,所提出的永磁同步電機無傳感器控制方法具有較強的魯棒性和令人滿意的性能。
標(biāo)簽: 滑模觀測器 永磁同步電機 無位置傳感器 控制
上傳時間: 2013-04-24
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