電氣驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，主要由驅(qū)動電機、功率變換器和控制器等三個子系統(tǒng)構(gòu)成。本文以TI公司的TMS320LF2407A為系統(tǒng)控制核心，富士公司的IPM模塊為逆變器開關(guān)器件，運用空間矢量技術(shù)，設(shè)計了異步電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。 論文在異步電機數(shù)學模型基礎(chǔ)之上，分析了轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)以及矢量控制系統(tǒng)的控制策略和實現(xiàn)方法；為了給控制系統(tǒng)提供電源，論文設(shè)計了使用UC3843作為控制核心的反激型開關(guān)穩(wěn)壓電源，介紹了UC3843以及電源電路的工作原理及設(shè)計；論文詳細設(shè)計了控制系統(tǒng)的主電路、控制電路以及保護和告警電路；針對電動汽車電機控制器運行環(huán)境復雜，處在大量的干擾中，論文從電路板PCB的設(shè)計以及控制器機箱內(nèi)部布局布線等方面充分考慮了其電磁兼容性；根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試的經(jīng)驗，在實驗室中使用磁粉制動器模擬電機負載搭建了異步電機試驗臺，實驗結(jié)果表明了控制系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能和較寬的調(diào)速范圍。
標簽： 電動 異步電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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超聲波電機(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機。本文針對超聲波電機及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術(shù)相對比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機TUSM60為研究實例,在特性測試、動穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實現(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)外超聲波電機特別是行波超聲波電機控制技術(shù)的發(fā)展趨勢,重點論述了行波超聲波電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的研究進展。 介紹行波超聲波電機的基本結(jié)構(gòu),并從該電機的主要理論基礎(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定子質(zhì)點的運動方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點,分析了行波超聲波電機的運行機理。 根據(jù)對行波超聲波電機測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對行波超聲波電機進行控制的同時,將必要的參數(shù)讀取出來進行分析和研究。為行波超聲波電機瞬態(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)。 對電機的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進行的測試,可以分析驅(qū)動頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對電機輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進一步對行波超聲波電機的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對實驗數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機工作范圍內(nèi),辨識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)進行二維或三維擬合,可以得到一個關(guān)于行波超聲波電機傳遞函數(shù)的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學習能力,研究和設(shè)計單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機非線性和時變性的適應(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,并利用模糊控制對控制方法的有效性進行了驗證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實現(xiàn)了電機高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進和簡化,設(shè)計和研制了具有實用化價值行波超聲波電機控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對核磁成像設(shè)備而設(shè)計的行波超聲波電機隨動控制系統(tǒng)中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時間： 2013-07-13
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勵磁控制系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，它的特性好壞直接影響電機及電力系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。 基于此，利用仿真的方式對勵磁控制系統(tǒng)進行了研究并給出了相關(guān)結(jié)論，同時提出了一些新的控制算法，并建立了一個勵磁控制系統(tǒng)仿真平臺。 首先，從同步電機和勵磁系統(tǒng)的模型入手，根據(jù)研究需要修改了同步電機的仿真模型，詳細地介紹了檢測單元、控制單元和勵磁系統(tǒng)主回路模型，在總結(jié)普通PID調(diào)節(jié)方式不足的基礎(chǔ)上提出了一種性能優(yōu)越的非線性PID控制方式。 其次，分別在有刷和無刷勵磁系統(tǒng)下，對普通PID、非線性PID和模糊自適應(yīng)PID三種控制方式在階躍響應(yīng)和突變負載的情況下進行仿真，對輸出的機端電壓進行分析并得出相關(guān)結(jié)論。 除了對通用的勵磁控制算法進行仿真分析外，提出了一種基于同步電機本身的勵磁控制算法，這種控制方式是對勵磁電流進行閉環(huán)控制，并輔以非線性的PID控制進行進行精度調(diào)節(jié)。針對這種方式，提出了兩種實現(xiàn)方案。同樣在有刷和無刷勵磁系統(tǒng)下進行階躍響應(yīng)和突變負載的仿真分析研究。仿真測試表明，這種控制算法在控制的快速性和穩(wěn)定性方面優(yōu)于通用的控制方式。 最后，鑒于勵磁控制系統(tǒng)仿真的重復性及操作的繁瑣性，建立了一種基于MATLAB GUI的勵磁控制仿真平臺，借助此平臺對SIMULINK模型操作，可以方便地實現(xiàn)對參數(shù)的設(shè)置與修改、模型的查看和修正、仿真的顯示及相關(guān)的輔助操作等等，可以極大地簡化仿真的操作過程，提高仿真的效率。另外，此平臺的實現(xiàn)也為其它系統(tǒng)類型仿真界面的建立提供了重要的參考。
上傳時間： 2013-04-24
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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(tǒng)的軟硬件設(shè)計作了較為詳盡的論述，對控制系統(tǒng)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(jié)構(gòu)、工作原理和電磁兼容環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，從控制電路的最小系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、脈沖發(fā)生系統(tǒng)以及驅(qū)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(tǒng)的硬件設(shè)計以及驅(qū)動電路的設(shè)計。本文在DC/DC變換器電感電流連續(xù)狀態(tài)空間小信號數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用MATLAB軟件對大功率DC/DC變換器單環(huán)控制系統(tǒng)進行了建模和仿真分析，給出了具有實際指導意義的結(jié)論，設(shè)計了基于ARM控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)并編寫了相應(yīng)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(tǒng)的電磁兼容以及抗干擾措施。在系統(tǒng)硬件和軟件基礎(chǔ)上進行了功率試驗并給出了試驗結(jié)果以及今后改進的方向。
上傳時間： 2013-05-28
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現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，永磁同步電機(PMSM)由于其良好的性能，正得到越來越廣泛地應(yīng)用。永磁同步電機的控制策略有很多，不同的控制策略各有千秋。有的滿足了高性能要求，但成本卻很高；有的滿足了硬件低成本要求，但軟件算法非常復雜、或者性能不理想，等等。因此，針對實際的應(yīng)用場合，開發(fā)出性能價格比優(yōu)越的控制器系統(tǒng)是非常有價值的。 本課題就是基于此思想，兼顧硬件成本和軟件可行性，運用低成本策略、較優(yōu)的軟件算法設(shè)計出雙閉環(huán)控制器系統(tǒng)，在低成本傳感器條件下實現(xiàn)了永磁同步電機正弦波驅(qū)動控制。 本文根據(jù)永磁同步電機磁場定向下的空間矢量數(shù)學模型，對其控制所需的位置、速度和電流參數(shù)展開分析。提出了基于離散位置信號進行位置預估的原理，并分析了復雜工況下位置信號的矯正問題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉(zhuǎn)換，解決了肩動過程中永磁同步電機脈動和失步問題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機系統(tǒng)直流側(cè)電阻采樣計算相電流原理。設(shè)計了基于英飛凌XC164CM單片機的控制系統(tǒng)，外圍功率驅(qū)動電路以及過電流保護等電路。編制了基于離散位置信號的永磁同步電機電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語言程序，完成了軟件和系統(tǒng)的調(diào)試。 最后，進行了一系列的實驗論證，并取得了理想的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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本文的主要工作是設(shè)計與開發(fā)了用于機床主軸直接驅(qū)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(jié)果驗證了該系統(tǒng)設(shè)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(jié)構(gòu)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(diào)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(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結(jié)果驗證了矢量控制和SVPWM技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)的可行性，同時為系統(tǒng)平臺設(shè)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(zhuǎn)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(shè)計。系統(tǒng)硬件包括電流檢測、速度檢測、顯示電路、驅(qū)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)器和電流調(diào)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(diào)節(jié)程序、SVPWM的實現(xiàn)以及功率驅(qū)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(jié)果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應(yīng)速度快，低轉(zhuǎn)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(qū)動要求。
上傳時間： 2013-05-18
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本文從課題要求和實際應(yīng)用的角度出發(fā),設(shè)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(jié)構(gòu)和主要研究內(nèi)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)速環(huán)和位置環(huán)的常見控制策略,這三個環(huán)之間的關(guān)系和如何綜合調(diào)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(shè)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(shè)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(yīng)和非線性的磁化特性來估算轉(zhuǎn)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(chǔ)上，構(gòu)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(shè)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(diào)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(shè)計的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應(yīng)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(yīng)用層程序調(diào)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(diào)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(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有良好的調(diào)速性能，達到預期的效果。
上傳時間： 2013-07-11
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v無刷直流電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護方便、運行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點，隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來越廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動機采用無位置傳感器控制，電動機結(jié)構(gòu)更加簡單，應(yīng)用范圍擴大，相對于有位置傳感器控制優(yōu)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(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無刷直流電動機結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無刷直流電動機的數(shù)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(chǔ)。 其次，根據(jù)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(xiàn)方法進行研究，比較各種實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點，指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)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(guān)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(xiàn)過程的基礎(chǔ)上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)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(chǔ)上，提出了一種新的換相方法，提高了電動機運行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)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(chǔ)上，給出濾波電路的技術(shù)要求，根據(jù)濾波器基本設(shè)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(shè)計和參數(shù)計算，并通過實驗驗證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過檢測反電勢過零點獲得可靠的換相信號創(chuàng)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(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測誤差的原因，提出了相應(yīng)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(tài)的等效電路和數(shù)學模型，研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動機超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導通相環(huán)流，在理論分析的基礎(chǔ)上，進行了仿真計算，并與實驗結(jié)果對照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)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(guān)頻率和柵極電阻，定量計算了IGBT開關(guān)過程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對逆變器的設(shè)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(tǒng)，控制系統(tǒng)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(qū)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(tǒng)進行了調(diào)試，并對論文中所分析和提出的各種方法進行了相關(guān)的實驗研究，給出了實驗結(jié)果。
上傳時間： 2013-06-06
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隨著世界范圍內(nèi)的能源危機越來越嚴重，每個國家都投入了極大的熱情開發(fā)新型節(jié)能型產(chǎn)品，而且整個社會的節(jié)能意識越來越高。我國2005年廣東發(fā)生的油荒現(xiàn)象已經(jīng)造成了局部能源恐慌，所以節(jié)能問題受整個社會關(guān)注的程度越來越高。 我國傳統(tǒng)螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動部分采用異步電機加變速箱，長期以來存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，系統(tǒng)效率和經(jīng)濟效益低下，耗能非常嚴重。 永磁無刷直流電機在進入21世紀后，以其較高的效率和優(yōu)異的控制性能保持較高的發(fā)展勢頭，已廣泛用于社會生活的方方面面，如比家電行業(yè)，汽車行業(yè)和工業(yè)控制等等。 本文基于ST7MC設(shè)計了應(yīng)用于油田螺桿泵的永磁無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)。通過大量的資料和文獻閱讀，首先從無刷直流電機的結(jié)構(gòu)和原理開始介紹，在建立無刷直流電機的數(shù)學模型基礎(chǔ)上，對整個控制系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)進行了詳細說明，給出了正弦波控制策略的頻率和相角估算方法。 基于本控制系統(tǒng)的設(shè)計方案完成的6.5KW無刷直流電機控制系統(tǒng)已經(jīng)成功在油田上試運行，通過大量的負載試驗和井上運行試驗驗證了該系統(tǒng)達到了較高的系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟效益。并取得了預期的節(jié)能效果。
上傳時間： 2013-04-24
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