本文主要的研究為對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機控制問題，對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機在艦船、水下航行器等對轉(zhuǎn)推進系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。它具有無刷直流電動機的一切優(yōu)點：功率密度大、調(diào)速性能好、運行效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等等。其與普通的永磁無刷直流電動機的差別僅僅在于原來靜止的電樞部分和旋轉(zhuǎn)的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉(zhuǎn)，即有兩個轉(zhuǎn)子，根據(jù)作用力與反作用力的原理，兩個轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉(zhuǎn)子必將沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。 論文主要工作和創(chuàng)新點如下： 1)介紹了對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機與普通永磁無刷直流電機的區(qū)別、優(yōu)點及應(yīng)用，詳細分析了其工作原理，并建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機本體的數(shù)學(xué)模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機的仿真模型。 2)研究了無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過零點檢測方法來檢測電機轉(zhuǎn)子的位置與轉(zhuǎn)速，采用數(shù)字鎖相環(huán)對三次諧波過零點進行90°延遲： 3)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，即速度環(huán)與電流環(huán)來組成調(diào)速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)控制，電流環(huán)采用滯環(huán)控制，并對整個系統(tǒng)進行仿真。 4)在仿真研究的基礎(chǔ)上，本文進行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
上傳時間： 2013-04-24
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本文以電機控制DSPTMS320LF2407為核心，結(jié)合相關(guān)外圍電路，運用新型SVPWM控制方法，設(shè)計電梯專用變頻器。為了達到電梯專用變頻器大轉(zhuǎn)矩、高性能的要求，在硬件上提高系統(tǒng)的實時性、抗干擾性和高精度性；在軟件上采用新型SVPWM控制方法，以消除死區(qū)的負面影響，另外單神經(jīng)元PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，對速度的調(diào)節(jié)作用有明顯改善。通過軟硬件結(jié)合的方式，改善電機輸出轉(zhuǎn)矩，使電梯控制系統(tǒng)的性能得到提高。 系統(tǒng)主電路主要由三部分組成：整流部分、中間濾波部分和逆變部分，分別用6RI75G-160整流橋模塊、電解電容電路和7MBP50RA120IPM模塊實現(xiàn)。并設(shè)計有起動時防止沖擊電流的保護電路，以及防止過壓、欠壓的保護電路。其中，對逆變模塊IPM的驅(qū)動控制是控制電路的核心，也是系統(tǒng)實現(xiàn)的主要部分?？刂齐娐芬訢SP為核心，由IPM驅(qū)動隔離控制電路、轉(zhuǎn)速位置檢測電路、電流檢測電路、電源電路、顯示電路和鍵盤電路組成。對IPM驅(qū)動、隔離、控制的效果，直接影響系統(tǒng)的性能，反映了變頻器的性能，所以這部分是改善變頻器性能的關(guān)鍵部分。另外，本課題擬定的被控對象是永磁同步電動機(PMSM)，要對系統(tǒng)實現(xiàn)SVPWM控制，依賴于轉(zhuǎn)子位置的準確、實時檢測，只有這樣，才能實現(xiàn)正確的矢量變換，準確的輸出PWM脈沖，使合成矢量的方向與磁場方向保持實時的垂直，達到良好的控制性能，因此，轉(zhuǎn)子位置檢測是提高變頻器性能的一個重要環(huán)節(jié)。 系統(tǒng)采用的控制方式是SVPWM控制。本文從SVPWM原理入手，分析了死區(qū)時間對SVPWM控制的負面作用，采用了一種新型SVPWM控制方法，它將SVPWM的180度導(dǎo)通型和120度導(dǎo)通型結(jié)合起來，從而達到既可以消除死區(qū)影響，又可以提高電源利用率的目的。另外，在速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，采用單神經(jīng)元PID控制器，通過反復(fù)的仿真證明，在調(diào)速比不是很大的情況下，其對速度環(huán)的調(diào)節(jié)作用明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器。 通過實驗證明，系統(tǒng)基本上達到高性能的控制要求，適合于電梯控制系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-05-21
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在步進電機驅(qū)動方式中，效果最好的是細分驅(qū)動，當今高端的步進電機驅(qū)動器基本都采用這種技術(shù)。步進電機的細分驅(qū)動技術(shù)是一門綜合了數(shù)字化技術(shù)、集成控制技術(shù)和計算機技術(shù)的新技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研、通訊、天文等領(lǐng)域。 本文設(shè)計了一種基于DSP以及FPGA的兩相混合式步進電機SPWM(正弦脈寬調(diào)制)波細分驅(qū)動系統(tǒng)。在DSP系統(tǒng)中采用TMS320I．F2407A微控制器作為核心控制器件，用軟件產(chǎn)生SPWM波；在FPGA系統(tǒng)中采用FPGA芯片，通過VerilogHDL語言，實現(xiàn)了SPWM波；在功率驅(qū)動級電路上采用雙極性H橋的驅(qū)動方式。最終實現(xiàn)了對兩相混合式步進電機SPWM波細分驅(qū)動，大大提高了步進電機的運轉(zhuǎn)性能。 本文介紹了兩相混合式步進電機的工作原理、控制原理以及細分驅(qū)動的基本原理。通過對恒轉(zhuǎn)矩細分驅(qū)動的分析，提出了兩相混合式步進電機SPWM波細分驅(qū)動的方案，并給出了SPWM波產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型。最后，對步進電機的SPWM波細分驅(qū)動系統(tǒng)進行了實驗測量，給出了實驗結(jié)果。 實驗的結(jié)果表明，設(shè)計的基于DSP與FPGA的SPWM波細分驅(qū)動系統(tǒng)可以很好地克服電機低頻振蕩的問題，提高電機在中、低速運行的性能。電機的掃描范圍與理論值基本接近；微步距在誤差允許的范圍內(nèi)也基本可以滿足要求。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)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渌俣取⑽恢?、轉(zhuǎn)矩等進行精確的控制，并能實現(xiàn)快速加速、減速、反轉(zhuǎn)以及準確停止等，使被驅(qū)動的機械運動符合于集的要求。在集成電路、現(xiàn)代電子技術(shù)及控制理論飛速發(fā)展的今天，電機控制技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展，電機控制器也由模擬分立元件構(gòu)成的電路向數(shù)?；旌?、全數(shù)字方向發(fā)展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機控制器中的應(yīng)用。 論文首先對無刷直流電機系統(tǒng)進行了綜合性論述。對系統(tǒng)的組成、及系統(tǒng)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(guān)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(yīng)用進行了研究；并提出了應(yīng)用FPGA芯片對電機速度進行控制的系統(tǒng)構(gòu)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(shè)計、制造和調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上分析研究了利用此控制器對無刷直流電機進行調(diào)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(yīng)用場合下，可對電機實現(xiàn)精度更高、策略更復(fù)雜的控制。 論文最后還對在具體產(chǎn)品中的應(yīng)用效果及行了簡單分析。
標簽： FPGA 電機控制器 中的應(yīng)用
上傳時間： 2013-08-04
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超聲波電機(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅(qū)動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動作為驅(qū)動力，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動。與傳統(tǒng)的電磁電機相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作響應(yīng)快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域比傳統(tǒng)的電磁電機性能優(yōu)越得多。超聲波電機在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設(shè)備、智能機器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當前機電控制領(lǐng)域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅(qū)動控制技術(shù)為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設(shè)計并制作了超聲波電機的驅(qū)動控制系統(tǒng)，并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內(nèi)容及成果如下： 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應(yīng)用前景，總結(jié)了國內(nèi)外超聲波電機驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。 結(jié)合嵌入式系統(tǒng)特點及其開發(fā)方法，詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程，并總結(jié)了硬件、軟件的調(diào)試過程。最后，對所設(shè)計系統(tǒng)性能進行了實驗測試和數(shù)據(jù)分析。 采用DDS技術(shù)解決超聲波電機所需要的高頻驅(qū)動電源和數(shù)字控制的問題。本文設(shè)計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調(diào)的雙通道信號發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設(shè)計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調(diào)節(jié)，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數(shù)能適應(yīng)一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點相結(jié)合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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磁通反向電機(FRM)是一種新型的雙凸極永磁(DSPM)電機,它把高磁能的永磁體放在定子極的表面,永磁體易于安裝.隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),FRM定子繞組所交鏈的永磁磁通改變極性,這意味著比磁通脈振產(chǎn)生更大的磁通變化.由于FRM的繞組利用率高、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動慣量小及適于高速運轉(zhuǎn)等優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域.本文將從模型建立、分析方法、性能分析等方面對該電機進行深入研究.首先,為了解FRM基本理論和掌握其基本規(guī)律,寫出FRM的基本方程式;由于電機的雙凸極結(jié)構(gòu)以及飽和和非線性的影響,整個系統(tǒng)為一強非線性系統(tǒng).對該電機作適當簡化,建立其線性數(shù)學(xué)模型,這樣有利于對FRM的定性分析,弄清其內(nèi)部的基本電磁關(guān)系和基本特性.討論了繞組電感、繞組磁鏈、感應(yīng)電動勢及繞組電流、電磁轉(zhuǎn)矩等靜態(tài)特性,推導(dǎo)出FRM的功率密度計算公式.其次,為準確計算FRM性能,要考慮磁路飽和、鐵磁材料的非線性以及永磁磁場與電樞反應(yīng)磁場之間的相互影響等因素,要建立FRM的非線性模型,提出用變網(wǎng)絡(luò)等效磁路法進行分析.具體方法是建立FRM的非線性變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型,推導(dǎo)等效磁路中各部分磁導(dǎo)的計算公式,用節(jié)點磁位法建立相應(yīng)的方程,通過求解該非線性等效磁路方程,得到磁路各部分的磁通分布,進一步求得靜態(tài)特性,計算出電磁參數(shù).然后用FRM樣機的實驗結(jié)果驗證理論分析的正確性.樣機的理論分析結(jié)果同實驗結(jié)果進行比較表明,本文所介紹的FRM變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型具有較好的精度及通用性,基于等效磁網(wǎng)絡(luò)模型的FRM電磁計算是可行的,計算結(jié)果是正確的.最后對磁通反向汽車發(fā)電機的功率密度進行分析.導(dǎo)出了磁通反向汽車發(fā)電機功率密度的計算公式,分析了影響電機功率密度的因素,并與電勵磁汽車發(fā)電機進行了比較.
標簽： 磁通 反向電機 數(shù)學(xué)模型 性能分析
上傳時間： 2013-07-30
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單相交流串勵電動機由于啟動轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速高、體積小等一系列的特點，在電動工具、家用電器，尤其是小家電和吸塵器上獲得了十分廣泛的應(yīng)用。論文對單相交流串勵電動機的發(fā)熱和振動特性進行研究。 在第二章，通過討論電機的發(fā)熱理論及其影響因素，結(jié)合實際建立了數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)得出一個工程上比較實用的公式，用來計算馬達堵轉(zhuǎn)時的溫升，還編寫了一個電腦程序來仿真計算馬達堵轉(zhuǎn)時的溫升。 在第三章，討論了電機轉(zhuǎn)子和支撐組成的振動系統(tǒng)在多自由度和各種情況下的振動。應(yīng)用杜哈梅積分式和傅立葉分析法將機械振動和電磁干擾聯(lián)系起來，將機械振動問題轉(zhuǎn)化為二階電路的問題來進行處理。并且提出觀點：1.先測量出機械振動的頻譜圖或電磁噪音的Db-Freq頻譜圖，再用反傅立葉分解的方法將它們合成，得到周期性的激勵的形狀。2.由激勵(力信號或電信號)所產(chǎn)生的波在弦內(nèi)進行傳播，信號經(jīng)過衰減，輻射，在邊界處反射，然后跟下一列波迭加，直到成為穩(wěn)定的干擾信號。 在第四章，對樣機進行測試，并和電腦仿真結(jié)果進行了比較。結(jié)果表明二者的偏差在2.5％以內(nèi)。
上傳時間： 2013-07-31
上傳用戶：csgcd001
該文著重研究了稀土永磁(REPM)無刷直流電動機(BLDCM)的高性能控制技術(shù).在全面分析了稀土永磁無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)特點、工作原理、運行方式以及外部特性的基礎(chǔ)上,通過系統(tǒng)建模和數(shù)字仿真分析,分別針對航空低壓直流(LVDC)和高壓直流(HVDC)兩種電動機構(gòu)用永磁無刷電動機,在小范圍轉(zhuǎn)速連續(xù)調(diào)節(jié)下的閉環(huán)穩(wěn)速控制技術(shù)進行了詳細理論研究,提出了利用轉(zhuǎn)子位置傳感器信號間接測量電機轉(zhuǎn)速進行電機轉(zhuǎn)速閉環(huán)穩(wěn)速控制的策略.同時就兩套無刷直流電動機控制器的硬件電路和軟件程序問題進行了重點工程設(shè)計,采用了高性能的AT89C2051和AT89C51單片機作為微處理器,用數(shù)字軟件技術(shù)對電機進行調(diào)速和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制,使電機在一定范圍內(nèi)能夠進行精確調(diào)速和速度穩(wěn)定控制.通過優(yōu)化設(shè)計、軟硬件結(jié)合,實現(xiàn)了控制器小型化,提高了控制器可靠性,減小了體積與重量.永磁無刷直流電動機控制器樣機的測試結(jié)果表明:電機轉(zhuǎn)速可在要求范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié),在幾乎三倍的額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi),電機轉(zhuǎn)速在設(shè)定值下可保持高于指標精度的穩(wěn)定工作,控制器之間通用性強、散熱可靠.
上傳時間： 2013-07-03
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高溫超導(dǎo)（High Temperature Superconductor,HTS）磁陰電動機與傳統(tǒng)磁陰電動機相比，能夠以更小的體積和重量實現(xiàn)更大的輸出功率、更高的功率因數(shù)和效率.國外有關(guān)超導(dǎo)磁阻電動機的研究目前還處于初級階段，國內(nèi)在這一領(lǐng)域更為滯后.論文以普通磁阻電動機的電磁關(guān)系為基礎(chǔ)，結(jié)合超導(dǎo)材料特殊的電磁特性，初步提出了超導(dǎo)磁阻電動機電磁設(shè)計的一般原則;并嘗試進行了一臺額定功率為150W的內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動機的電磁設(shè)計.論文以實際設(shè)計的一臺內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動機樣機作為分析實例，基于第二類超導(dǎo)體臨界態(tài)Kim模型和電磁場的有限元方法，提出了一般HTS磁阻電動機的內(nèi)部磁場及交、直軸同步電抗的分析與計算方法.并在此基礎(chǔ)上進一步研究了如何借助HTS磁阻電動機的電抗曲線分析HTS磁阻電動機的穩(wěn)態(tài)工作特性.論文對常規(guī)磁阻電動機與HTS磁阻電動機進行了比較.計算結(jié)果表明，在電機尺寸、結(jié)構(gòu)不變的前提下，超導(dǎo)磁阻電動機比常規(guī)磁阻電動機明顯地提高了電機X/X值，因而以更小的尺寸獲得了更大的輸出轉(zhuǎn)矩、更高的效率和功率因數(shù)，同時電機的穩(wěn)定運行區(qū)間也有所增大.計算結(jié)果還表明，采用抗磁性更強的YBCO塊材作為交軸阻磁介質(zhì)，能夠保證轉(zhuǎn)子在獲得較大的直、交軸磁阻差異的同時不必犧牲較大的極孤系數(shù)和氣隙寬度，從而氣隙磁密有較好的波形，電機具有較好的同步性能.論文也對幾種具有相同定子但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同的HTS磁阻電動機做了比較，比較結(jié)果顯示，ALA式HTS磁阻電動機比內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動機具有更大的輸出轉(zhuǎn)矩;當輸出功率較大時，ALA結(jié)構(gòu)的HTS磁阻電動機還比內(nèi)反應(yīng)結(jié)構(gòu)具有更好的穩(wěn)態(tài)工作特性.另外發(fā)現(xiàn)，thin-zebra ALA式HTS磁阻電動機的同步性能比thick-zebra ALA式HTS磁阻電動機更好.在進行內(nèi)反應(yīng)式HTS磁阻電動機的設(shè)計時，內(nèi)反應(yīng)槽既要盡量阻隔交軸磁通，又要分布的比較均勻，這樣才能既獲得足夠的直、交軸同步電抗比，又削弱轉(zhuǎn)矩脈動，從而最終改善電機的同步性能.
上傳時間： 2013-04-24
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橫向磁通電機是近些年來出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)的電機，由于其轉(zhuǎn)矩密度和功率密度大的優(yōu)點受到了廣泛的關(guān)注，但我國對該種電機的研究尚處于起步階段。 本課題是國家863計劃項目——“新型稀土永磁電機設(shè)計與集成技術(shù)(課題編號：2002AA324020)”中有關(guān)橫向磁通永磁同步電動機的部分。本課題的目標就是要充分發(fā)揮橫向磁通電機功率密度和轉(zhuǎn)矩密度大的優(yōu)點，克服其功率因數(shù)低的缺點，對橫向磁通永磁同步電動機的磁場進行計算、分析，找出功率因數(shù)偏低的原因，并提出相應(yīng)的改進方法和建議。在此基礎(chǔ)上進行樣機的研制，對理論成果進行驗證，并力爭樣機在性能和工藝指標上有所突破，部分指標達到國際領(lǐng)先水平。 本文介紹了橫向磁通永磁電機的特點及運行原理，并按照不同的分類方式介紹了橫向磁通電機的各種結(jié)構(gòu)。三維磁場的有限元計算十分復(fù)雜、計算量大，因此傳統(tǒng)電機均采用簡化的二維磁場進行計算。但是橫向磁通電機由于結(jié)構(gòu)特殊，無法采用簡化的二維磁場的計算方法進行分析。因此本文利用ANSYS軟件建立了樣機模型，對樣機進行了三維電磁場分析。在電磁場計算的基礎(chǔ)上，進行了電機空載反電勢，空載漏磁系數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩等相關(guān)參數(shù)的計算，討論了橫向磁通永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)變化對參數(shù)的影響。本文特別針對橫向磁通永磁電機功率因數(shù)較低這一問題進行了分析，找出了功率因數(shù)偏低的原因，提出了相應(yīng)的改善方法和建議，對橫向磁通電機的理論研究和設(shè)計應(yīng)用分析方法進行了探討。本文利用電磁場計算的結(jié)果，完成了電機運行特性仿真，克服了采用傳統(tǒng)磁路等效的方法帶來的誤差。最后，通過與樣機測試結(jié)果的對照研究，驗證和完善分析方法，并為進一步獲得性能更加優(yōu)異的樣機奠定了基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-04-24
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