隨著電力電子技術、微處理器技術以及新的電機控制技術的發(fā)展，交流調(diào)速性能日益提高，變頻調(diào)速技術的出現(xiàn)使交流調(diào)速系統(tǒng)有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢。但是國民經(jīng)濟的快速發(fā)展要求交流變頻調(diào)速系統(tǒng)具有更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應速度，一般的通用變頻器已經(jīng)不能滿足工業(yè)應用的需求，而交流電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)能夠很好的滿足這個要求。矢量控制（Ficld Oricnted Control），能夠?qū)崿F(xiàn)交流電機電磁轉(zhuǎn)矩的快速控制，本文對三相交流異步電機的矢量控制系統(tǒng)進行了研究和分析，以高性能數(shù)字信號處理器為硬件平臺設計了基于DSP的三相交流異步電機的矢量控制系統(tǒng)。并分析了逆變器死區(qū)效應的產(chǎn)生，實現(xiàn)了逆變器死區(qū)的補償。本文介紹了交流調(diào)速及其相關技術的發(fā)展，變頻調(diào)速的方案以及國內(nèi)外對矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機在三相靜止坐標系下的數(shù)學模型為基礎，通過Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型，并利用轉(zhuǎn)子磁場定向的方法，對該模型進行分析，設計了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器，以實現(xiàn)交流電機電流量的有效解耦，得到定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量。仿?lián)绷麟姍C的控制方法，設計了矢量控制算法的電流與速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。設計了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺，在此基礎上實現(xiàn)了矢量控制算法，論述了電壓空間矢量調(diào)制（SVPWM）的原理和方法，并對其進行了改進。最后對逆變器的死區(qū)進行了補償。實驗表明基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制（FOC）系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，電流解赫方便，動態(tài)性能好，精度較高，能夠基本滿足現(xiàn)代交流電機控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和速度要求。
標簽： dsp 三相交流異步電機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2022-06-30
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磁編碼器在直流無刷電機換相與控制中的應用
上傳時間： 2022-07-21
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該篇論文結(jié)合河北工業(yè)大學電工廠跨世紀產(chǎn)品--WLZ工控PC104微機勵磁裝置的開發(fā)過程,從勵磁調(diào)節(jié)器的硬件構(gòu)造、軟件組態(tài)、勵磁裝置的技術發(fā)展等諸多方面論述了國內(nèi)外勵磁調(diào)節(jié)裝置的發(fā)展趨勢.從計算機技術、數(shù)字化技術、陽極采保整形技術、異步中斷技術、勵磁調(diào)節(jié)策略、可靠性等方面論述了當代先進技術和思想在勵磁調(diào)節(jié)裝置中的應用.在國內(nèi)開創(chuàng)性的提出了運用32位工業(yè)控制微機PC104于勵樣調(diào)節(jié)裝置中,成功地解決了微機系統(tǒng)資源和工業(yè)實時應用程序的兼容問題.另外,針對國內(nèi)微機勵磁裝置近年來存在的問題和盲點,在論文中也分別做了論述,并提出了解決策略.作為一個實際的工程課題,該論文所述大部分思想已在實施工程項目中得以實現(xiàn)且獲得成功.第一臺產(chǎn)品樣機已于1999年12月8日成功投運于遼寧清河發(fā)電廠100MW兩機交流汽輪發(fā)電機組,第二臺產(chǎn)品也于2000年3月20日成功投運于安徽國安發(fā)電力公司300MW無刷高起始汽輪發(fā)電機組,其優(yōu)良的性能在現(xiàn)場實時運行中獲得了印證且得到了用戶的好評.
上傳時間： 2013-06-02
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該文研究了用于電動汽車驅(qū)動的永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng).首先概述了電動汽車對驅(qū)動系統(tǒng)的一些基本要求,并比較了基于不同種類電機的驅(qū)動系統(tǒng)的主要指標,認為永磁同步電機適用于這一應用場合,并在效率,功率密度和維護性等方面有著突出的優(yōu)點.該文分析了永磁同步電機用于矢量控制的數(shù)學模型,并建立了基于其數(shù)學模型的電機控制仿真軟件包.其中包括可以體現(xiàn)電機初始位置的電機模型及SWPWM發(fā)生模塊.通過仿真,確認將要在實際系統(tǒng)中使用的控制方法是基本可行的.在已有的控制系統(tǒng)硬件的基礎上,實現(xiàn)了2.5kw和20kw永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的閉環(huán)控制,完成在其基速以下區(qū)域的兩臺電機的閉環(huán)負載控制運行及2.5kw系統(tǒng)的空載弱磁運行.從電機高速運行和負載試驗的結(jié)果可以看出,目前的控制策略,控制程序和系統(tǒng)硬件已經(jīng)可以達到預期的控制目標.該文還討論了一些永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)特有的課題.其中包括改進的閉環(huán)弱磁控制方法;為使電機平穩(wěn)啟動,應用了一種簡單的啟動和初始位置估計方法;設計了基于改進"負載法"的一種相對簡單的電機參數(shù)試驗測量方法.所有這些工作對今后進一步提高驅(qū)動系統(tǒng)的控制性能都將是有益的.
上傳時間： 2013-08-01
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勵磁裝置是同步發(fā)電機的重要控制部件，直接影響電機及電力系統(tǒng)的特性，本文介紹了一種基于DSP(TMS320F2812)微控制器的同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的設計研究。 本文以新型同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的開發(fā)研制為主要內(nèi)容，首先介紹了同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的重要作用，然后介紹了常用的DSP 芯片特點與構(gòu)成，最后著重介紹了新型勵磁調(diào)節(jié)器的軟、硬件設計實現(xiàn)方法，給出了硬件原理圖和軟件流程圖。硬件設計主要有交、直流的調(diào)理電路的設計，鐵電儲存設計以及通訊電路、D/A 電路等其它外圍電路的具體設計；軟件由主程序和中斷程序構(gòu)成。其中，主程序主要完成系統(tǒng)的初始化；中斷程序主要完成數(shù)據(jù)的采集和算法實現(xiàn)， PID 調(diào)節(jié)、限制保護模塊等部分以及通訊部份等。 本設計充分利用TMS320F2812 芯片的強大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設及高速的實時控制能力，來完成各功能的實現(xiàn)。
標簽： DSP 數(shù)字式 勵磁調(diào)節(jié)器
上傳時間： 2013-05-20
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隨著大功率開關器件、集成電路及高性能的磁性材料的進步，采用電子換相原理工作的無刷直流電機得到了長足的發(fā)展。無刷直流電動機既具有交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點，在當今國民經(jīng)濟各個領域的應用同益普及。 普通無刷直流電機存在著轉(zhuǎn)子位置傳感器，當電機尺寸較小時轉(zhuǎn)子位置傳感器難于安裝并且維修困難，另外傳統(tǒng)的霍爾元件溫度特性不好，導致系統(tǒng)可靠性變差，所以在一些小型，輕載啟動條件下，無位置傳感器無刷直流電機就成為理想選擇，并具有廣闊的發(fā)展前景。 同時隨著微處理器技術的發(fā)展，微處理器越來越多的用在控制系統(tǒng)中。許多復雜但有效的算法越來越多的用于電機控制當中。但是在無位置傳感器無刷直流電機，應用時往往需要精確的速度控制，尤其在高速運行場合，對信號反饋控制靈敏度的要求更為嚴格，并且算法也比較復雜。傳統(tǒng)的微處理器如 5l、96系列在實現(xiàn)對其的控制時，由于本身指令功能不強，乘除法所用周期過多，外圍電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度慢，資源相對較少，使其不能很好的完成對無位置傳感器無刷直流電機的控制。美國TI公司專門為電機的數(shù)字化控制設計的16位定點DSP控制器 TMS320X240集DSP的信號高速處理能力及適用于電機控制的優(yōu)化的外圍電路于一體，可以為高性能，復雜傳動控制提供可靠高效的信號處理與控制硬件。本論文所研究的無位置傳感器無刷直流電機DSP控制系統(tǒng)即為滿足這一需要而設計的。 本論文首先對無刷直流電動機及其無位置傳感器控制的基本原理以及DSP芯片 TMS320F240進行了必要的介紹，并且對基于反電勢檢測法的DSP實現(xiàn)作了詳細的分析，包括對反電勢檢測及其相位實時修正方法，電機換流的實現(xiàn)，速度、電流雙閉環(huán)控制算法，電機的啟動分析，正反轉(zhuǎn)控制，速度的調(diào)節(jié)，制動、保護等都做了——詳細論述。本論文還對控制系統(tǒng)的控制及功率部分硬件作了詳細的分析。最后本論文對軟件的具體實現(xiàn)作了具體的闡述。 根據(jù)本論文所述的設計方案設計的無刷電機無位置傳感器DSP控制系統(tǒng)，可以獲得良好的速度控制性能。而且，DSP技術不僅使系統(tǒng)獲得了高精度，高可靠性，還簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)的可靠性。具有控制靈活，智能水平高，參數(shù)易改等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-05-28
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作者在論文中系統(tǒng)地研究了目前新穎的電機伺服控制系統(tǒng)——永磁同步電動機及其數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的關鍵技術。在理論分析的基礎上，探討了永磁電機的各種磁路結(jié)構(gòu)對電機電抗及其它性能的影響，并分別討論了各種結(jié)構(gòu)在不同應用場合的優(yōu)缺點，最后選擇了表面凸出式磁路結(jié)構(gòu)，建立了手算電磁設計程序，進行了多方案的優(yōu)選；探討了引起電動機轉(zhuǎn)矩波動的原因和減小波動的措施，采用了一系列諸如分數(shù)槽、增大氣隙、斜槽、合適的繞組節(jié)距等措施，成功地減小了力矩波動，改善了伺服電動機低速運轉(zhuǎn)特性；在電磁設計手算的基礎上，首次采用優(yōu)秀的數(shù)學工具軟件Mathcad2001進行了Windows平臺下的PMSM機輔設計程序的開發(fā)，增加了可視性，并大大簡化了程序的開發(fā)，提高了設計效率，快速方便準確地進行了電機的電磁計算；應用先進的AutoCAD 2000繪圖軟件設計和繪制了全套電機結(jié)構(gòu)圖紙；參加了樣機的全部試驗項目，試驗結(jié)果達到了設計預定目標，全面滿足了伺服系統(tǒng)用電機的高效率、高功率因數(shù)、小振動、低噪音、低發(fā)熱、動態(tài)性能良好等苛刻要求。 在伺服控制系統(tǒng)部分里，作者探討了永磁同步電動機磁場定向矢量控制理論，探討了快速電流跟蹤方法的實現(xiàn)；在永磁同步電動機數(shù)學模型的基礎上，建立了基于DSP的永磁同步電動機磁場定向數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的方案，使用了最新推出的電機專用DSP芯片TMS320LF2407、功率驅(qū)動IR2130芯片、軸角／數(shù)字量轉(zhuǎn)換RDC-19222芯片及串行通信轉(zhuǎn)換MAX232芯片，在消化了這些芯片的大量手冊和開發(fā)工具的資料后，對整個系統(tǒng)進行了軟、硬件設計，包括編寫和調(diào)試了部分DSP程序，設計和焊接了部分硬件電路板。這些預研工作為設計伺服控制系統(tǒng)數(shù)字化專用控制器打下了基礎。
標簽： 永磁同步電動機 數(shù)字化 伺服控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
上傳用戶：duoshen1989
該文通過大量的文獻資料閱讀,對永磁同步電機及其相關技術的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個比較全面的理解,在此基礎上,詳細分析了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的機理,并提出了一套相應的轉(zhuǎn)矩直接控制方案,建立了仿真和試驗平臺,進行了仿真分析和實驗研究,獲得了有價值的研究成果.該文的主要內(nèi)容包括:(1)由空間矢量模型推導出永磁同步電機的磁鏈、電壓和轉(zhuǎn)矩的公式,描述了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的基本控制機理,分析了永磁同步電機與感應電機的轉(zhuǎn)矩直接控制方式上的不同之處以及轉(zhuǎn)矩直接控制對永磁同步電機的要求.(2)在對永磁同步電機運行機理的分析基礎之上,討論了永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制系統(tǒng)中各個控制子模塊的功能和具體的實現(xiàn)方式,提出了一套永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制的具體實施方案,并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制仿直模型,對所出的控制方案進行了仿真分析.(3)在理論研究的基礎之上,設計研制了一套基于DSP+IPM的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩直接控制實驗系統(tǒng),編寫了控制程序軟件,進行了永磁同步電機運行實驗.
上傳時間： 2013-05-29
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變速恒頻風力發(fā)電技術因其高效性和實用性正受到越來越多的關注，有著良好的發(fā)展前景。本文致力于研究變速恒頻風力發(fā)電技術，從分析其運行機理入手，比較了定槳距、變槳距和變速恒頻風力發(fā)電的區(qū)別，選定雙饋式變速恒頻方案：它在低風速階段主要進行變槳距調(diào)節(jié)追求最大風能捕獲，高風速時通過控制雙饋電機轉(zhuǎn)子側(cè)的電流，達到定子輸出恒頻和有功、無功的獨立調(diào)節(jié)。變槳距風力機作為風能轉(zhuǎn)換為機械能的設備，是風力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，它與風電場風能資源的匹配問題直接影響到了風力發(fā)電系統(tǒng)的運行特性。本文以風能理論為基礎，探討了風力機組設備的選型問題，建立起風速和風力機系統(tǒng)的數(shù)學模型。雙饋異步電機是變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的核心。本文分析了其基本運行特點，指出雙饋發(fā)電機具有普通交流電機無法比擬的優(yōu)點；研究了穩(wěn)態(tài)電路和功率平衡關系，并詳細推導出M-T-0坐標系下的5階狀態(tài)方程，建立起定子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了定子有功和無功的解耦控制，使電機控制簡單化。變頻器是雙饋電機實現(xiàn)變速恒頻運行的關鍵，本文選定了六脈波交-交變頻器作為勵磁電源。通過對其主電路結(jié)構(gòu)、余弦交截法和觸發(fā)脈沖產(chǎn)生原理等的進一步分析，建立起六脈波交-交變頻器的數(shù)學模型，并處理了與變頻器與發(fā)電機的接口問題。最后，利用Matlab6.5/Simulink5.0仿真軟件，建立了系統(tǒng)各組成部分的仿真模型，并進行了仿真實驗研究。仿真結(jié)果表明，所建模型是正確的，變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)具有良好的運行特性。
標簽： 變速恒頻 仿真研究 風力發(fā)電系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-14
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開關磁阻電機（SR電機）驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是一種先進的機電一體化裝置，但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計算是研究SR電機振動噪聲的基礎。本文利用磁通管法推導出徑向力的解析表達式，定性分析了徑向力與電機結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關系。根據(jù)虛位移原理，推導出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進行一次磁場計算，不但減小了計算量，同時計算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計算方法，求出了實驗樣機的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對在SRD性能仿真時，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時，而且對有限元計算數(shù)據(jù)量要求高的問題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡強大的非線性模型辨識能力，成功進行了SR電機磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計算的模型訓練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的SR電機精確解析數(shù)學模型。因為SR電機本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機主要尺寸的確定；接著從對稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對一些常用的降低電機機械噪聲的措施和方法進行了綜述。系統(tǒng)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運動方程出發(fā)，導出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解；然后利用機電類比法得出了SR電機定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動振幅的解析解，定性分析了影響振動振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機三維有限元模型，分析得出了加強繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實驗樣機的模態(tài)分析結(jié)果和運行實驗結(jié)果，證實了模態(tài)分析的有效性。仿真是計算SRD系統(tǒng)性能和預估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎上，對SRD系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個優(yōu)化目標，對SR電機的開關角進行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對徑向力波形進行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機設計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機減振降噪是必不可少的。本文理論推導出三步換相法的時間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結(jié)論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機運行中可能出現(xiàn)多個模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時間參數(shù)進行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的基礎上，針對其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關角度二次優(yōu)化法和時間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動態(tài)仿真證明這些方案是切實有效的，達到了預期效果。最后在直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩斬波都使用三步換相法，和在相關斷時刻根據(jù)實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機振動噪聲，并提出了考慮減振要求的開關頻率設計方法，最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。設計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對稱半橋功率電路拓撲結(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實驗，對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值，驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機進行了空載與負載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對比運行實驗，對比各種實驗結(jié)果，充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔了國家十·五863計劃電動汽車重大專項：“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項目的資助下完成，并且本文關于電機本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機械降噪措施等的結(jié)論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。
上傳時間： 2013-07-05
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