閉環控制的直流電機,用于在電流反饋中調速系統的設置。
上傳時間: 2015-07-01
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在現代社會,自動控制系統遍及我們生活領域的各個方面,如在工業自動化中的應用:軋鋼設備、機床設備、礦井設備、數控設備、工業機器人等等。而這些設備應用的動力系統基本都是直流電機,因此直流電機在當今工業領域得到了廣泛的應用。 直流電機是最早發明并得到廣泛應用的電機中的一種。在各種類型的電機中,直流電機因良好的啟動性能、制動性能和調速性能而在航天、工業、數字化控制等領域得到了廣泛應用。PWM(脈寬調制)調速技術是直流電機最常用的一種調速技術,PWM調速技術具有調速精度高、調速響應快、范圍廣和平滑調速以及節約電能的優點,因而PWM技術是直流電機的主流調速技術之一。 論文主要介紹直流電機調速系統,該系統是基于STC89C52RC微控制器發生PWM信號并輸出給驅動模塊L298來實現控制直流電機的調速系統。其中主要介紹單片機STC89C52RC的特點和應用以及PWM的工作原理和實現方法。還介紹了通過改變PWM信號占空比來實現直流電機調速以及怎么利用單片機改變占空比(具體見程序中)。其次介紹了4個獨立按鍵,這4個按鍵與單片機的4個引腳相連接,通過單片機對這4個引腳進行實時掃描,單片機根據按鍵的狀態發出不同的命令產生PWM信號,同時將PWM信號作為輸入信號輸入給驅動芯片L298,然后以L298的輸出作為直流電機的電壓輸入來控制電機的啟動、停止、加速、減速以及正向運轉、反向運轉。 最后是程序的設計,主要程序包括鍵盤掃描、PWM信號的產生、單片機定時器0的設置等方面,具體內容見本設計程序。
上傳時間: 2022-06-11
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無刷直流電機是是永磁電機的一種,如果換個角度看,它將是一個非線性、多變量的集成系統與微電子元器件、電力電子元器件有著精密聯系,無刷直流電機正是伴隨前兩者出現的。無刷直流電動機優點很多,跟交流電動機一樣,基本結構簡單、工作運行可靠、維護修理方便等一系列優點都具備,而又與交流電動機的許多特性相似,如其工作運行效率高、沒有勵磁損耗以及調節速度的性能好等,故廣泛應用于當今國民經濟的各個領域,中小功率的調速系統正逐步被無刷直流電機調速系統所取代。無刷直流電機的關鍵技術之一是控制策略。本文采用雙閉環調速控制系統,實現轉速的抗干擾調節,使得無刷直流電機在穩態時無靜差。文章詳細介紹了無刷直流電機的基本結構、運行工作原理、研究目的和應用狀況,建立簡單的無刷直流電機數學模型,并利用強大的仿真平臺,建立控制系統的仿真模型,對無刷直流電動機速度閉環控制系統進行仿真。通過對模型仿真,結果清楚的顯示:該控制模型工作運行可靠、平穩,沒有什么波動,具有良好的靜、動態特性。
上傳時間: 2022-07-24
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該文研究了無刷直流電機的無位置傳感器控制理論、轉矩波動抑制方法、數字仿真算法和DSP控制技術.首先,該文介紹了無刷直流電機無位置傳感器控制原理,比較了目前幾種常用的無位置傳感器控制方法,提出了基于徑向基函數(RBF)神經網絡的無位置傳感器控制方法.通過離散化位置信號的映射方程,得到網絡的基本輸入輸出,網絡的輸出通過邏輯處理,處理后的結果作為電機控制信號,同時也作為網絡的訓練教師.采用在線學習和離線學習兩種方式訓練網絡,并詳細介紹了兩種方式的算法;其次,該文概述了無刷直流電機轉矩波動的產生原因,重點分析了換相轉矩波動產生的原理,提出了基于誤差反傳(BP)神經網絡的轉矩波動抑制新方法.采用兩個結構相同三層網絡,建立了電壓自校正調節器,對電機端電壓進行瞬時調節,保持電路中電流幅值不變,實現了轉矩波動的自適應調節.另外,該文推導了較全面的電機數學模型,重點研究了無刷直流電機仿真中的幾個關鍵技術,包括氣隙磁場的建立、位置信號的模擬、中心點電壓的計算、二極管續流狀態的實現以及PWM電流控制的仿真.采用面向對象程序設計(OOP)方法,設計了多功能的仿真軟件SIMOT.最后該文介紹了數字信號處理器(DSP)TMS320LF2407的結構和性能,給出了PWM控制和A/D轉換的算法,采用反電勢法原理實現了無位置傳感器控制,并給出了相關的實驗結果.
上傳時間: 2013-07-14
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該文研究了無刷直流電機的無位置傳感器控制問題、速度觀測問題、速度控制問題和單片機控制技術.首先,該文分析了無刷直流電機電勢平衡方程非線性產生的原因,設計了反電勢過零點觀測器間接觀測轉子位置,闡述了觀測器的設計和極點配置方法,分析了觀測誤差產生的原因,介紹了消除轉子位置信號干擾脈沖的原理和方法,在此基礎上,提出了一種新的無刷直流電機無位置傳感器控制方案,通過轉子位置信號和霍爾位置信號的比較,驗證了該方案的有效性.其次,針對無刷直流電機的速度檢測和速度控制問題,分析了無刷直流電機的一種時變多輸入-多輸出(MIMO)模型,提出了模型的線性化技術,分析了影響電機速度控制的負載擾動,設計了速度觀測器和魯棒速度控制器,分別對其設計方案進行了闡述,通過仿真結果驗證了理論分析的正確性,給出了具有實際指導意義的結論.最后,分析了無刷直流電機橋式驅動方式的特點和“端電壓法”間接檢測轉子位置的原理,研究了“三段式”起動技術的轉子定位、加速和切換問題,設計了橋式無位置傳感器無刷直流電機的單片機控制系統,分別對系統各組成部分做了詳細的分析,系統運行情況良好,各項指標滿足設計要求.
上傳時間: 2013-04-24
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作為數控機床、機器人等的重要組成部分,隨著加工制造、汽車等行業的發展,永磁交流伺服系統成為國內外研究和應用的一個重要領域。同時隨著功率電子器件和微處理器的進步,伺服系統也逐步向全數字化方向發展,全數字化系統具有可靠性高、實現新控制策略容易、功能豐富等優點。 本文論述了永磁同步電機空間矢量脈寬調制控制的最新發展,分析了從基礎理論到最新的控制算法的有關永磁同步電機空間矢量控制的許多問題。在對永磁同步電動機(PMSM)的數學模型和控制理論進行全面、深入研究的基礎上,本文在PMSM 的電壓空間矢量的弱磁控制方面做了大量的理論和實驗研究,提出一種基于空間矢量PWM (SVPWM)的PMSM 定子磁鏈弱磁控制定方法,在電機轉速達到基本轉速之前采用最大轉矩/電流策略控制,超過基本轉速之后采用弱磁擴速的電流控制策略,使電機具有更大的調速空間,該策略可實現電壓矢量近似連續調節,有效減小了PMSM 的轉矩脈動,提高了系統的性能,仿真結果證明了這一結論。 在上述工作的基礎上,研制開發了一套基于TMS320LF2407A 的高性能全數字永磁交流調速系統。該系統以空間矢量PWM 控制為核心。
上傳時間: 2013-06-08
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論文針對兩輪電動車輛(EV)用稀土永磁(REPM)無刷同步電動機(SM),分別進行了正弦波和方波兩種工作方式下的控制技術研究。論文在全面分析正弦波和方波無刷電機工作原理、調速控制方法及其性能特點的基礎上,分別對36VDC電動自行車和96VDC電動摩托車用稀土永磁無刷同步電動機進行了正弦波、方波驅動系統的構建和控制電路設計。 論文采用高集成度智能專用芯片與廉價的EEPROM配合作為核心控制單元,生成穩定的SPWM脈沖信號,構成36VDC正弦波驅動系統,其外圍電路簡單緊湊,克服了傳統SPWM信號產生方法中微處理機程序容易“跑飛”和模擬系統復雜的缺陷。同時,采用專用PWM調制芯片和硬件邏輯器件構成96VDC方波驅動系統,采用寬范圍輸入電壓的開關電源實現系統的控制供電,將直流電機系統常用的電流截止負反饋電路引入無刷電機驅動系統中,提高了大功率方波驅動系統的可靠性,其原理樣機性能穩定,負載電流可達30A。 兩種系統測試結果分析對比表明:相同結構的稀土永磁無刷同步電動機,采用正弦波或方波驅動控制各有利弊。正弦波驅動采用變頻調速,電機運行平穩,利用弱磁調速,還可實現超高速恒功率運行,但易于失步;而方波驅動采用PWM調壓調速,電機則具有良好的控制特性,機械特性較硬,起動轉矩大,車輛提速快,適于爬坡,但轉矩脈動較大。 綜上所述,采用方波驅動更適合于兩輪電動車輛的運行特點,論文介紹的方波驅動系統在電動車輛應用領域有著較好的發展前景。
上傳時間: 2013-04-24
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風機的耗電量占全國總發電量的40﹪左右,是全國耗電最大的工業裝備,而且運行效率比國外低10﹪~30﹪。因此在風機(及水泵)上實行節能、節電、降耗是一個緊迫的任務,對緩解我國電能的供需矛盾、推進我國現代化建設、縮小我國和發達國家的差距具有非常現實和深遠的意義。 小型風機(1~10千瓦)特點是:單臺的耗電量很小,但是數量巨大,因此降低這些小型風機的耗電量同樣具有十分深遠的經濟意義。但在這一領域的節能研究一直未能得到充分重視。 本論文提出一種用于驅動小功率風機的永磁無刷直流電機,通過調速調節風量從而達到節能的目的。永磁無刷直流電機是近年隨著電力電子技術和永磁材料的進步而迅速發展起來的一種新型電機。它用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動機的機械換向裝置,即克服了有刷直流電動機機械換向帶來的一系列缺點,又具備直流電動機運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多特點,因此在各個領域中得到了廣泛應用。 本論文從永磁材料、磁體結構、充磁方式、繞組分布、極弧系數等方面分析了風機外轉子永磁無刷直流電機的設計要求,給出永磁無刷直流電機結構、原理及一般設計要求;根據風機電機的驅動要求,設計制造外轉子風機用鐵氧體永磁無刷直流電機樣機;針對風機用電機驅動系統的調速及各種保護要求,基于降低成本的原則,設計制造永磁無刷直流電機的驅動系統。這一設計為基于專用集成芯片的小功率無刷直流電機的調速控制系統,并進行了試制、調試及試驗。實驗表明了系統具有簡單和優越的控制性能,適于小功率無刷直流電機的控制。 樣機實測數據表明外轉子永磁無刷直流電機用于驅動小功率風機具有良好的性能、較低的成本,具有進行產業化生產的優勢。
上傳時間: 2013-04-24
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電動油泵在國外高中檔汽車中已有廣泛應用,在國內,一些國產汽車也開始使用電動燃油泵,目前油泵電機普遍采用有刷直流電機,從而帶來壽命短、可靠性低、EMC性能差等不利影響。本論文基于實際需要,采用Magneforce/BIDC軟件,設計了一臺無刷直流電機油泵電機代替原有有刷直流電機,以期改善原有電動油泵的運行性能,提高可靠性,延長使用壽命。文中給出了兩種滿足性能指標的方案,并對它們的工作特性及額定運行性能作了比較。并就其中一種方案(四極六槽結構)研究了磁鋼極弧寬度、超前導通角對電機性能的影響,以及一系列設計參數對定位轉矩的影響。之后,論文采用了ANSOFT/MAXWELL軟件對樣機進行了磁場分析,得出了樣機在一個電周期內空載和負載時的磁場分布規律。另外論文采用了ANSYS軟件,分析了樣機的溫度場分布。 為了進一步分析無刷直流油泵電機的可靠性,論文建立了帶霍爾位置傳感器的無刷直流電機的Simulink仿真模型,并利用該仿真模型對無刷直流電機所可能發生的故障進行了仿真研究。仿真了無刷直流電機常見的包括電機本體、逆變器及位置傳感器在內的三類故障運行情況,在理論上對各個故障仿真結果進行了詳細分析,并在樣機上實驗驗證了仿真結果,這對進一步提高無刷直流電機的故障診斷水平及提高電機的可靠性具有重要的指導意義。 論文還根據樣機的性能參數及實際應用的需要,研制了一臺基于ML4425的無刷直流電機無位置傳感器控制器。實驗證明,該無位置傳感器控制無刷直流油泵電機可以取代原有的有刷電機,滿足實際應用的需要。
上傳時間: 2013-05-29
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空調壓縮機是空調器的核心部件。傳統定速空調器中壓縮機多采用單相異步電動機,對電機采用簡單的開關式控制,電能損耗、室溫波動及噪音都很大,壓縮機容易受沖擊損壞。隨著人們生活水平的提高及能源短缺問題的出現,將變頻調速技術應用于空調器中,將變頻壓縮機取代傳統定頻定速壓縮機,對其進行變頻調速將使壓縮機減少開停次數,降低室溫波動,提高舒適度,獲得了更好的空氣調節效果和實現節能降耗的要求。 空調系統是一個典型的多輸入多輸出、具有大滯后特性的菲線性系統。要對空調壓縮機進行變頻調速,需要根據房間溫度的變化得出壓縮機的頻率值。由于空調系統精確的數學模型難以取得,且時間常數較大,傳統的PID調整不僅費時費力,性能指標也不能令人滿意。因此,將模糊控制技術引入空調壓縮機的變頻調速控制,建立模糊控制器,以房間溫度的變化和變化率為輸入,壓縮機的頻率為輸出。對于提高空調系統的控制精度、穩定性和可靠性,無論從學術研究角度出發,還是在工程應用方面,都具有相當的現實意義。 本文分別從三相異步電動機的變頻調速技術、變頻空調控制策略等方面進行了探討分析。首先將模糊控制技術應用到空調壓縮機變頻調速中,根據建立模糊控制規則的基本思想及實際運行經驗,通過模糊控制技術使空調壓縮機具有自調整的智能特性,從而得出最佳的動態控制參數,克服了PID控制器控制精度較低、消除穩態誤差能力差的缺點。 然后詳細闡述了SVPWM的基本原理,對空間矢量調制(SVPWM)方式及其實現方法進行了探討。在變頻壓縮機的控制中采用先進的SVPWM調制技術,壓縮機能根據室內需要的冷(熱)量不同,連續地、動態地、實時地調整其制冷(熱)量,始終保持在較合理的運轉狀態下。能夠進一步提高電壓的利用率和頻率分辨率,并使壓縮機運行更加平穩,提高空調的效率,達到節能降耗的效果。
上傳時間: 2013-04-24
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