永磁無刷直流電動機利用轉子上的永磁體激磁,采用電子換相取代機械換相,結構簡單、體積小、效率高,在許多領域得到了廣泛應用。但是,由于永磁無刷直流電動機本身存在較大的轉矩脈動,從而使電機運行性能存在缺陷,限制了它在精密傳動系統中的應用。本文在開發完成永磁無刷直流電動機控制系統的基礎上,針對如何減小和抑制自控式永磁電動機轉矩脈動這一問題,提出了一種混合控制策略:利用原有的六個離散位置信號,在三三導通控制策略的基礎上,融入矢量控制策略,使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉子磁勢盡量保持在90°左右,來實現近似正弦波電流驅動,可以在不增加系統成本的基礎上,較好地抑制電磁轉矩脈動,并通過實驗驗證其正確性,其主要內容如下: 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動機的運行原理,給出了電機的數學模型,在此基礎上,利用Matlab/Simulink軟件建立了電機及控制系統的仿真模型,并給出了仿真和實驗波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機控制器的設計,并對系統主電路、驅動模塊、電流檢測、過壓保護等電路作了詳細的介紹,對設計中容易出現的問題進行分析,搭建了整個系統的硬件平臺。 第四章介紹了常規的矢量控制技術,提出了一種混合控制策略的新方法:利用霍爾位置傳感器的六個位置信號,使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉子磁勢盡量保持在90°左右,從而達到控制器簡單、轉矩脈動降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運行性能。 第五章在前幾章分析的基礎上,完整給出了混合控制策略的軟件編程方法,并按照模塊化的思想,把軟件分成多個獨立模塊,并重點介紹了系統啟動、轉速計算、轉子位置計算、sinθ和cosθ的計算、PWM輸出等幾個部分,并給出實驗波形驗證其可行性。
上傳時間: 2013-05-30
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以“混合式步進電動機驅動控制系統設計”和“電動座椅控制系統設計”作為實際應用背景,分析了兩種不同種類電動機的原理特性和控制方法,闡述了這兩個系統的開發過程,研究了單片機在這兩個系統中的應用,進一步挖掘了單片機在電機運動控制領域中的應用潛力。 文中分兩個部分分別對這兩個系統進行了介紹。在混合式步進電動機驅動控制系統部分,介紹了步進電動機的運行特性和控制方法,建立了仿真模型并對步進電動機各主要的運行特性進行了仿真研究,著重敘述了步進電動機多步距角控制、斬波恒流控制和升降頻控制等控制功能,以及上位機控制軟件的實現過程。電動座椅控制系統部分,首先闡述了無刷直流電動機的運行特性,建立了仿真模型并對先進PID控制方法在無刷直流電動機中的應用進行了仿真研究,著重闡述了位置記憶功能的實現過程。 實驗結果表明,系統硬件和軟件設計合理可行,圓滿的完成了既定的開發任務,實現了所有的預定功能,且運行性能良好。混合式步進電動機驅動控制系統可以通過上位機和控制面板分別控制,可以驅動不同種類的步進電動機且具備多種控制功能。電動座椅控制系統將無刷直流電動機應用到了電動座椅領域,且實現了電動座椅的智能化。這些也正是本文的創新之處。另外,結構化的硬件設計方法及模塊化的軟件設計法使得系統具有較好的通用性和可擴展性。
上傳時間: 2013-05-26
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稀土永磁無刷直流電動機采用高磁能積的稀土永磁材料,同時采用電子換向技術去掉了電刷,使得它具有結構簡單、運行可靠、體積小、質量輕、損耗小、效率高、運行特性優良等特點,從而廣泛應用于航空航天、精密儀器、工業控制等許多對電機運行性能要求較高的場合。因此,對稀土永磁無刷直流電機的研究具有重要的意義。本文對稀土永磁無刷直流電動機設計方法和分析方法進行了研究: 永磁電機設計計算中傳統的一般采用比較簡單的磁路法,用磁鋼工作圖計算靜態及動態的工作點,這顯然不能滿足精確性的要求。本文采用了場路結合的方法,首先利用磁路法對電機進行初步設計,然后建立有限元分析模型對電機的參數和性能進行精確分析,采用這樣的方法不但可以滿足精確性要求,同時可以縮短設計周期。 本文把有限元方法引入到了對電機性能影響較大的重要系數(如空載漏磁系數、電樞計算長度、計算極弧系數和氣隙系數等)及性能參數反電動勢、電磁轉矩、電感的計算中。以電機內磁場有限元分析為基礎的設計結果體現了較高的精確度;同時,由于在大功率、高轉速的永磁無刷直流電動機中,電流受漏感的影響從而改變了電機的性能,因此漏感的作用不容忽視。本文推導了稀土永磁無刷直流電動機漏電感計算的有限元方法,引入了電機等效電阻系數,并針對電磁轉矩脈動和齒槽轉矩脈動的產生的原因,給出了多種有效的抑制方法,使電機設計更為合理。最后介紹了電機測試平臺的搭建和具體的測試方法,以驗證用戶關心的電機性能參數在電機設計中的正確性。
上傳時間: 2013-06-09
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本文論述了基于ST7FMC的電動摩托車控制系統的研究。 近年來,由于燃油交通工具尾氣排放對城市空氣造成的嚴重污染,以及人們生活水平、環保意識的逐漸提高,綠色交通工具己成為時代發展的重要課題??紤]到我國目前的國情,發展電動車具有重要的環保意義。 隨著電機技術及功率器件性能的不斷提高,電動車的控制器發展迅速。但是目前市場上大多數的電動車產品均采用低集成度元件控制裝置,功能過于簡單,不能充分發揮系統潛力及處理一些特殊的控制問題。 提出了基于意法半導體芯片ST7FMC的永磁無刷直流電動機的控制系統設計方案,進行了低成本、高智能的無刷直流電機控制系統設計,能滿足更多應用場合的需要。主要從以下幾個方面進行了分析與研究: 首先,建立無刷直流電機的數學模型,并分析其電機運行特性。 其次,根據ST專用單片機的特點詳細設計了系統的控制策略:將調速系統設計為電流、速度雙閉環的PI算法控制,以保證調速性能和電流控制精度;采用ST芯片固有的寄存器進行速度的檢測,比較精確;將相電流檢測設計成母線電流PWM On中點檢測;采用了高性能的驅動集成電路IR2136來驅動MOSFET組成的全橋逆變電路;驅動方式采用新型的凸形波驅動控制方法。 最后,組裝了試驗樣車,通過實驗室觀測及實地運行,驗證了系統運行的可靠性。 由此得出結論:本課題設計的基于ST7FMC的電動摩托車控制系統具有運行性能良好、可靠性高的特點,為后續的研究工作提供了一定的基礎。
上傳時間: 2013-05-17
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隨著非線性負載在電網應用中的不斷增加,給電網造成的諧波污染日益嚴重,已成為影響電能質量的重要因素之一。與無源濾波器相比,有源濾波器具有濾波特性好,受電網阻抗影響小,可同時補償諧波和無功等優點,所以,有源電力濾波裝置作為一項有效措施,被廣泛地研究和應用。 本文首先介紹了諧波產生及其嚴重的危害性,綜述了國內外電力系統諧波抑制技術的發展概況以及有源電力濾波器在諧波抑制中的應用前景。闡明了以DSP為核心控制芯片的有源電力濾波器數字控制系統的特點。介紹了有源電力濾波器的結構和工作原理,在瞬時無功功率理論的基礎上設計了諧波電流的檢測方案,提出了有源電力濾波器全數字化控制系統的實施方案,包括信號調理、過零檢測、交流采樣、鎖相和濾波等,同時給出部分程序框圖及程序和程序運行結果。為了進行更加深入的理論分析,本文在MATLAB的SIMULINK仿真環境下建立了有源電力濾波器系統的仿真模型,并對諧波電流檢測方法進行了仿真對比。同時,重點進行了軟件設計,包括數字鎖相環、低通濾波器等,程序運行結果取得了令人滿意的效果。 本文以三相并聯有源電力濾波器為研究對象,設計了基于DSP芯片的數字化控制方案,該方案用一片DSP芯片TMS320F2812實現諧波指令電流計算和控制環節。并詳細介紹了該控制方案的軟件設計。 從目前國外的研究和使用情況來看,有源電力濾波器具有廣闊的應用前景。本題目今后的重點發展方向是進行實用化研究。
上傳時間: 2013-04-24
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論文分析了混合式步進電動機的工作原理和運行特性。采用簡化的磁網絡模型,推導了建立二相混合式步進電機數學模型的關系式。并對步進電機的多種驅動技術進行了詳細的研究,著重分析和論述了正弦脈寬調制細分驅動技術。文中對整個系統的結構、硬件電路設計及驅動軟件編程進行了研究和實現,并給出了系統性能實驗結果。 步進電機的使用離不開步進電機驅動器,驅動器的優劣影響著步進電機的運行性能。傳統的驅動方式側重于使步進電機繞組電流以盡可能短的時間上升到額定值,以提高電機高速運行時的轉矩,一般步距角較大,且造成低速運行時的振動和噪聲加大。針對此問題,開發出一種新型的基于單片機的多細分二相混合式步進電機驅動器。該驅動器以二相混合式步進電動機的靜態和動態運行特性為出發點,主要分為數字控制部分、GAL片邏輯綜合信號處理單元、SG3525恒流控制電路、驅動功放電路、過流保護及反饋電路和系統供電電源模塊等。采用專用集成芯片和可編程邏輯器件,以8位單片機AT89C51為控制核心,實現恒流控制、正/反轉運行、過流保護和多檔位細分等功能。在器件選型和軟、硬件設計方面兼顧了性能與成本等因素,性價比較高且通用性強。 該驅動器樣機已完成制作并進行了聯調測試,文中給出了測試結果并對所測波形進行了分析。實驗結果表明,系統硬件和軟件設計合理可行,各項技術指標均達到了設計要求。它與混合式步進電動機配套可以明顯地改善步進電動機的運行性能,拓寬其應用領域。
上傳時間: 2013-06-07
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介紹了單相全橋逆變器的工作原理, 闡述產生SPWM波和實現PI 控制的算法, 給出以DSP(數字信號處理器) 實現控制的軟件流程。實驗表明利用軟件完成逆變器控制是可行的
上傳時間: 2013-06-30
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基于TMS320F2812的三相異步電機驅動控制系統
上傳時間: 2013-07-10
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基于TMS320F2812高精度跟蹤伺服控制系統設計
上傳時間: 2013-08-03
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超聲波電機是上個世紀八十年代逐步發展起來的新型微電機。它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力,通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁馬達相比,它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作相應快、運行無噪聲、無輸入時能自鎖等卓越特性,在非連續運動領域、精密控制領域要比傳統的電磁電機性能優越得多。目前,旋轉型超聲波電機,尤其是環形行波型超聲波電機,在工業、辦公、過程自動化等領域的伺服系統中作為直接驅動執行器得到廣泛的關注。 本論文主要研究并設計了用于超聲波電機控制驅動的小型控制系統。其目的是針對市場需要,提供給用戶一種價格較低、體積小、性能指標適中,操作簡便,能夠實現快速定位,速度可調節的標準的閉環控制器。 控制器的核心為MSP430F167。課題對外圍檢測、控制、驅動電路進行相關的研究和設計,并按照控制器的需求設計相應的軟件。最后給出實驗結果:系統運行穩定,速度曲線較為理想,達到了最初的設計要求。 系統總結了超聲波電機的發展、特點、分類,通過與傳統電磁電機的對比給出了超聲波電機的廣闊的應用前景。在此基礎上,指出了超聲波電機研究的發展方向,明確了本文的研究內容。 總結了環形行波型超聲波電機的結構特點、運行機理,并在此基礎上總結了環形行波型超聲波電機調頻、調相、調幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅動逆變電路的優缺點。 本課題設計了基于超聲波電機的控制驅動系統電路。首先,提出了本次設計的設計思想及目的;其次,介紹了本設計的控制器硬件電路具體設計過程以及調頻調速的實現方式。然后,詳細介紹了該控制系統的軟件構成,包括上位機軟件、下位機軟件以及通訊部分。詳細闡述了在本控制系統中的調速、定位原理。最后通過實驗結果說明了該小型控制系統的有效性。
上傳時間: 2013-07-18
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