電氣驅動系統是電動汽車的心臟,主要由驅動電機、功率變換器和控制器等三個子系統構成。本文以TI公司的TMS320LF2407A為系統控制核心,富士公司的IPM模塊為逆變器開關器件,運用空間矢量技術,設計了異步電機變頻調速控制系統。 論文在異步電機數學模型基礎之上,分析了轉速閉環轉差頻率控制系統以及矢量控制系統的控制策略和實現方法;為了給控制系統提供電源,論文設計了使用UC3843作為控制核心的反激型開關穩壓電源,介紹了UC3843以及電源電路的工作原理及設計;論文詳細設計了控制系統的主電路、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境復雜,處在大量的干擾中,論文從電路板PCB的設計以及控制器機箱內部布局布線等方面充分考慮了其電磁兼容性;根據現場調試的經驗,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,實驗結果表明了控制系統具有良好的調速性能和較寬的調速范圍。
上傳時間: 2013-04-24
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永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor)因功率密度大、效率高、過載能力強、控制性能優良等優點,在中小容量調速系統和高精度調速場合發展迅速。但由于永磁同步電機的磁場具有獨特的交叉耦合和交叉飽和現象,且其控制系統是一個強非線性、時變和多變量系統,要實現高精度調速就需對其控制策略進行深入研究。 永磁同步電機調速系統中,位置傳感器的存在使得系統成本增加、結構復雜、可靠性降低,所以永磁同步電機的無位置傳感器控制成為一個新的研究熱點。本文擬借助于神經網絡良好的逼近能力,實現永磁同步電機的無位置傳感器控制。 人工神經網絡(Neural Network)可以逼近任意復雜非線性映射,具有很強的自學習自適應能力,十分適合于解決復雜的非線性控制問題。其中,BP神經網絡是目前廣泛應用的神經網絡之一,得到了較為深入的研究,其結構簡單,需要離線確定的參數少、泛化能力強、逼近精度高、實時性強,采用BP神經網絡實現永磁同步電機的調速控制具有重要意義。 文中提出了基于BP神經網絡的永磁同步電機自適應調速控制策略,建立了一種包含辨識網絡和控制網絡的雙神經網絡結構控制系統。辨識網絡在線動態辨識系統輸出并對控制網絡參數進行調整,控制網絡與PI控制方法相結合實現永磁同步電機自適應轉速控制。仿真結果表明,該系統動態響應快、實時性較強、精度較高。 文中提出了一種基于混合訓練算法的BP神經網絡永磁同步電機無位置傳感器控制方法。采用混沌優化和梯度下降法相結合的混合算法對BP神經網絡進行離線訓練后,將其用于永磁同步電機的轉子位置角在線估計。結果表明,該訓練算法可以有效地加快神經網絡收斂速度,且估計的轉子位置角誤差較小、精度較高。 文中建立了以TMS320F2812芯片為核心的永磁同步電機調速控制系統,并進行了相應的軟硬件設計,為實現永磁同步電機的各種控制策略奠定了實驗基礎。DSP控制系統為神經網絡訓練提供樣本,為研究永磁同步電機的自適應調速控制和轉子位置角估計創造了條件。
上傳時間: 2013-07-03
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隨著家用空調的普及應用,空調已日漸成為耗能大戶。我國經濟建設多年來高速發展,正面臨能源日益緊張的問題,由于空調節能尚有空間,因此人們普遍關注空調節能技術。在家用空調的各種節能技術中,直流壓縮機變頻驅動是發展的主流方向。從驅動方式上看,直流壓縮機可以采用方波控制或矢量控制。與方波控制相比,矢量控制的空調直流壓縮機具有噪聲低、振動小、效率高等特點,更加符合節能和環保的發展方向。 本文主要研究了適用于空調壓縮機負載的無轉子位置傳感器永磁同步電機矢量控制方法。首先從電機的基本方程入手,詳細推導了永磁同步電機矢量控制的數學模型。詳細分析了各種電流控制策略特點,提出了采用適合直流壓縮機驅動的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸極效應的壓縮機永磁同步電機的一種簡化模型,得到了適用于IPMSM的滑模觀測器,解決了IPMSM在αβ坐標系中應用滑模觀測器困難的問題。針對壓縮機運行特點,采用全維狀態觀測器方法,實現IPMSM反電動勢的觀測,根據反電動勢計算出電機轉子位置和轉速,實現了無傳感器矢量控制。本文詳細分析了全維狀態觀測器的極點配置方法,通過將四個極點配置在相同位置,簡輕了計算量,也便于實現。 第三,由于反電動勢估算法在電機低轉速下不能正確估算轉子位置,無法正常閉環起動,本文提出了一種簡單的用于直流壓縮機的起動方法,實現了壓縮機的可靠起動。同時在深入分析電機等效模型的基礎上,給出了一種簡單的電機參數測量方法,通過簡單測量和計算,得到系統實現無傳感器永磁同步電機矢量控制所需的電感、電阻及反電動勢系數等關鍵參數。 最后通過MATLAB/Simulimk7.1仿真軟件對基于滑模觀測器和基于全維觀測器的永磁同步電機矢量控制方法進行了仿真驗證,設計了以TMS320F2403數字信號處理器為控制核心的直流壓縮機矢量控制實驗平臺,并進行了大量的實驗驗證。仿真及實驗結果證明了本文理論分析和所提方法的正確性,并已應用于實際的直流壓縮機矢量控制系統。
上傳時間: 2013-06-13
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隨著國民經濟的飛速發展,傳統的電機已無法滿足當前工程的要求,其作用也由過去簡單的起??刂啤⑻峁﹦恿ι仙揭髮ζ渌俣?、位置、轉矩等進行精確的控制,并能實現快速加速、減速、反轉以及準確停止等,使被驅動的機械運動符合于集的要求。在集成電路、現代電子技術及控制理論飛速發展的今天,電機控制技術也得到了飛快的發展,電機控制器也由模擬分立元件構成的電路向數?;旌稀⑷珨底址较虬l展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機控制器中的應用。 論文首先對無刷直流電機系統進行了綜合性論述。對系統的組成、及系統中主要部分:如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進行了較詳細的說明;并且提出了與本研究相關的控制機理和實施方案。 其次,論文對FPGA芯片的特點及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進行了較詳細的論述;同時對超高速集成電路硬件描述語言(VHDL)的特點和應用進行了研究;并提出了應用FPGA芯片對電機速度進行控制的系統構成及工作原理。 論文還對FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機控制的方案進行了論述,利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機控制器的設計、制造和調試,并在此基礎上分析研究了利用此控制器對無刷直流電機進行調速控制的方法;兩種控制器共同工作,組合方便、功能強大,適合在高精度、高效、寬變速控制的應用場合下,可對電機實現精度更高、策略更復雜的控制。 論文最后還對在具體產品中的應用效果及行了簡單分析。
上傳時間: 2013-08-04
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優越、應用前景廣闊的電機。永磁同步電機調速系統是以永磁同步電機為控制對象,采用變壓變頻技術對電機進行調速的控制系統。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優點,在許多領域得到廣泛的應用。然而,轉子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術開環運行時,系統不太穩定,電機效率有所下降,轉子溫升高,易造成釹鐵硼永磁體退磁,危及電機安全運行,有時甚至還會出現失步現象,系統無法運行。PMSM控制系統穩定運行控制都是建立在閉環控制基礎之上的,因此如何獲取轉子位置和速度信號是整個系統中相當重要的一個環節。當前,在大多數調速驅動系統中,最常用的方法是在轉子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統的成本,降低了系統的可靠性和耐用性。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子位置,提取永磁轉子的位置和速度信息,完成閉環控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統作為研究對象,介紹了永磁同步電機的結構及其數學模型,詳細地闡述了空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術的理論基礎及其波形的產生機制,并對閉環控制策略進行了研究。鑒于數字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設資源,使用該芯片設計了控制系統的硬件系統和軟件系統,通過對整個控制系統的試驗調試,實現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學模型,并根據空間矢量脈寬調制的工作原理,構建了永磁同步電機調速控制系統的仿真模型。系統采用αβ定子靜止坐標系下的數學模型,依據滑模變結構控制原理,對永磁電機的轉子位置角θe和轉速ωe進行實時在線估算,不斷修正估算位置^θe,控制定子旋轉磁場與轉子磁場垂直并保持與轉子同步旋轉,實現電機的閉環調速運行。理論分析和仿真結果表明,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。
上傳時間: 2013-04-24
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本文主要介紹了如何運用可編程邏輯器件(FPGA)實現電機的變頻調速控制系統?! ∧壳?,電機控制芯片主要有兩種選擇。一種是專用集成芯片(ASIC),一種是單片機(MCU)或數字信號處理器(DSP)。而FPGA的數字資源豐富、工作頻率高、可在系統編程等特點使得開發靈活、開發周期相對短,可以取代前二種通用的方式。本文利用80C196KC和FPGA控制感應電機,簡化了硬件和軟件設計,并充分利用了FPGA的快速性,利用FPGA,除本身可以用來控制電機以外:可以制成通用的“IP核”應用到MCU(或DSP),或是作為片內外設,這樣就節約了片內資源;另外,它還是ASIC設計的驗證的必經階段,這是本文選題和工作的意義。本文設計的FPGA調速控制系統以及2個IP核,下載到芯片,通過驗證。 本文第一章緒論介紹了可編程邏輯器件的發展、應用,以及EDA的發展歷程,還介紹了ASIC等。針對FPGA的快速發展,論述了它在變頻調速技術應用中的優勢?! 〉诙陆榻B了交流電動機變頻調速技術及其相關技術的發展和應用情況。著重介紹了電壓空間矢量調制方式,以及矢量控制技術、技術發展?! 〉谌略敿毥榻B了SVPWM調速系統整個系統的FPGA設計,給出了設計思路、具體方案、邏輯時序分析;最后給出了軟件仿真結果和實驗波形對照。文中還給出了SVPWM調速系統運用的FPGA設計結果,驅動電機,得到實驗波形。論證了FPGA在調速系統應用中的可行性和意義?! 〉谒恼陆榻B了作者針對課題相關的一些內容所設計出的IP核,給出的實驗結果等。 論文最后,對本課題所做的工作進行了簡單的總結。
上傳時間: 2013-04-24
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·內容簡介: 電動機的數字控制是電動機控制的發展趨勢,用單片機對電動機進行控制是實現電動機數字控制的最常用的手段。本書詳盡、系統地介紹直流電動機、交流電動機、步進電動機和無刷直流電動機這些常用電動機的控制原理和采用單片機進行控制的方法。結合這些控制原理和方法的介紹,給出了單片機控制電路和軟件。同時,還介紹用于電動機驅動的常用功率元器件的特性和驅動電路,用于電動機閉環控制的常用傳感器的原理以及與單片
上傳時間: 2013-06-09
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·詳細說明:附件程序是我用DSP2812開發的無刷直流電機控制程序,程序是在TI公司的BLDC3_1軟件的基礎上構造的,實現了無刷直流電機的速度環PID控制,效果可以。 其中,無刷直流電機是有HALL傳感器的系統,所以在轉速測量上還需要進一步的改進(如果要求精確的話)。電機是24V3000rpm~~~;驅動板是類似TI公司的DMC1500?板卡,所以可以參考它的說明(只針對信號的連接的參考)文件列表
上傳時間: 2013-06-25
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摘要:介紹了以AT89C51單片機為控制中樞,利用EXB841專用驅動及保護器件對功率模塊絕緣柵雙極晶體管(IGBT)進行驅動與保護的變頻器設計方法。介紹了EXB841在應用中的一些原則性事項,闡述了AT89C51單片機產生正弦脈寬調制(SPWM)脈沖的算法及編程方法,描述了異步電動機在變壓變頻(VVVF)調速時的近似機械特性及變頻調速方式下的主要對策以及帶有反饋信號的輸出控制方式的實現,最后給出了變頻調速控制下的實際數據。關鍵詞:IGBT;驅動;逆變;變壓變頻
上傳時間: 2013-11-07
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摘要:交流伺服技術是研發各種先進的機電一體化設備的關鍵技術,在此前提下,介紹了一種基于西門子S7—222PLC的永磁直流無刷電機伺服控制系統。該系統結合西門子6SC610型晶體管脈寬調制變頻器與1FT5無刷伺服電機,位置環采用先進的偽微分反饋控制算法,對無刷電機進行速度和位置伺服控制,并在上位機中進行監控。試驗結果表明,采用這種控制方案可以在低成本下使永磁直流無刷電機伺服系統取得良好的控制效果。關鍵詞:伺服系統;無刷直流電機;可編程控制器;偽微分反饋控制
上傳時間: 2014-01-10
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