隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)供電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，電壓是標(biāo)志電能質(zhì)量的一個(gè)基本技術(shù)指標(biāo)，它與無(wú)功功率密切相關(guān)。本文闡述了電壓無(wú)功綜合控制對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大意義；綜述了國(guó)內(nèi)外在這一領(lǐng)域中的研究所取得的成果、面臨的問(wèn)題和發(fā)展的前景。針對(duì)目前我國(guó)應(yīng)用最為廣泛、性能價(jià)格比最佳的并聯(lián)電容與有載調(diào)壓變壓器綜合控制裝置的研制開(kāi)發(fā)中所涉及的問(wèn)題進(jìn)行了較全面的分析與研究，提出了一種符合當(dāng)前變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展需要的可靠性高、組態(tài)靈活、功能齊全的變電站電壓無(wú)功綜合控制方案。該方案主控單元選用抗干擾能力強(qiáng)、指令豐富、擴(kuò)展靈活、通訊聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)的西門子S7-226PLC作為控制核心；參數(shù)檢測(cè)單元選用可靠性高、具有通訊功能的智能型綜合電量變送器；控制主機(jī)通過(guò)與參數(shù)檢測(cè)單元通訊獲得所需參數(shù)，同時(shí)還可與上位機(jī)或其他具有串口的設(shè)備通訊。采用的電壓無(wú)功控制策略，從系統(tǒng)的實(shí)際需要出發(fā)，充分考慮了影響電壓無(wú)功控制效果的主要因素，控制決策以實(shí)時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)為參考，控制精度高，并有效避免了無(wú)效調(diào)節(jié)對(duì)設(shè)備及系統(tǒng)造成的危害；控制軟件根據(jù)已經(jīng)確定的控制算法做出控制決策并能夠完成系統(tǒng)運(yùn)行方式的自動(dòng)識(shí)別、電容器的循環(huán)投切，電容器及分接頭的保護(hù)及通訊等功能。文中還闡述了電容器接線形式選擇、串聯(lián)電抗及高壓真空開(kāi)關(guān)的選擇依據(jù)以及變壓器調(diào)檔控制原理。 理論分析和仿真計(jì)算均證明了本文中所提出的控制策略的精確性和嚴(yán)密性；試驗(yàn)證明了該設(shè)計(jì)方案先進(jìn)、靈活、可靠、功能齊全，符合電力系統(tǒng)自動(dòng)化對(duì)控制裝置的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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無(wú)刷直流電機(jī)(BLDCM)是隨著電機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機(jī)。它是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。無(wú)刷直流電機(jī)具有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列特點(diǎn)，又具有直流電機(jī)的運(yùn)行效率高、無(wú)勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在很多場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用前景，成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。無(wú)刷直流電機(jī)傳統(tǒng)的理論部分分析和設(shè)計(jì)方法已經(jīng)比較成熟，因此對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)控制策略的研究就顯得十分重要。 PID控制以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、易于工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)至今仍被廣泛應(yīng)用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制性能優(yōu)良。但在工業(yè)上有許多無(wú)法建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜控制對(duì)象和非線性控制對(duì)象，若采用傳統(tǒng)的PID進(jìn)行控制的話，那么很難獲得比較理想的控制效果。 對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)而言，它是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無(wú)法得到很理想的控制性能指標(biāo)。基于以上原因，本文以無(wú)刷直流電機(jī)為控制對(duì)象，通過(guò)分析無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于無(wú)刷直流電機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器。 在MATLAB平臺(tái)上，先利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器，給出相應(yīng)的控制算法，對(duì)典型的參數(shù)時(shí)變非線性系統(tǒng)的控制進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，同傳統(tǒng)PID控制器相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對(duì)模型、環(huán)境具有較好的適應(yīng)能力與較強(qiáng)的魯棒性，有效的改善了系統(tǒng)的控制結(jié)果，達(dá)到了預(yù)期的目的。隨后利用SIMULNK建立了無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型。分別采用普通PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對(duì)電機(jī)的不同運(yùn)行狀況進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的正確性，并證明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)越性。
標(biāo)簽： PID BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 無(wú)刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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礦井高壓電網(wǎng)多以6KV 供電為主，高壓防爆開(kāi)關(guān)成為了井下供電系統(tǒng)的最為關(guān)鍵的設(shè)備之一。近年來(lái)，由于煤礦開(kāi)采中因電氣保護(hù)失控而引發(fā)事故的增長(zhǎng)，國(guó)家對(duì)井下供電系統(tǒng)的可靠性、安全性的要求越來(lái)越高，因而采用現(xiàn)代化新技術(shù)對(duì)礦井下高壓控制設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新被提到了一個(gè)重要的高度。隨著微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，以單片機(jī)為核心的高壓開(kāi)關(guān)智能綜合保護(hù)技術(shù)，能夠較好地完成對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行處理，增強(qiáng)和增加了保護(hù)的功能，其應(yīng)用對(duì)于提高供電質(zhì)量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護(hù)都具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)雙CPU 的保護(hù)控制系統(tǒng)，雙CPU 結(jié)構(gòu)就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強(qiáng)型51 單片機(jī)STC89C58RD+進(jìn)行分工合作并行處理，前者作為從CPU 完成各種保護(hù)功能，后者作為主CPU 完成參數(shù)的整定、顯示、數(shù)據(jù)下放以及PROFIBUS 通訊擴(kuò)展。既能充分利用DSP 的高速數(shù)據(jù)處理性能，提高保護(hù)動(dòng)作特性； 同時(shí)，在不影響數(shù)據(jù)處理的情況下又?jǐn)U展了人機(jī)界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的主要故障的電氣特征，并有針對(duì)性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護(hù)、相敏短路保護(hù)和絕緣監(jiān)視保護(hù)，然后分析了采樣原理和算法，確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結(jié)合的采樣計(jì)算方法。此外，針對(duì)系統(tǒng)可能遇到的各種干擾，在硬件、軟件兩方面進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)。最后通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了系統(tǒng)對(duì)線路故障具有可靠的動(dòng)作特性。 該保護(hù)控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、動(dòng)作可靠，簡(jiǎn)單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來(lái)了極大方便，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)、保護(hù)、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關(guān)立項(xiàng)項(xiàng)目“礦用高壓隔爆開(kāi)關(guān)智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)”來(lái)進(jìn)行地研究。
標(biāo)簽： 開(kāi)關(guān) 保護(hù) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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本文的主要工作是設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)了用于機(jī)床主軸直接驅(qū)動(dòng)的全數(shù)字化永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)，并利用該平臺(tái)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。 首先，詳細(xì)闡述了坐標(biāo)變換理論，根據(jù)永磁同步電動(dòng)機(jī)的本體結(jié)構(gòu)推導(dǎo)了其在各坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，深入研究了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對(duì)空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的基本原理和特性進(jìn)行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機(jī)系統(tǒng)的仿真模型。整個(gè)仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測(cè)量模塊、坐標(biāo)變換模塊、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結(jié)果驗(yàn)證了矢量控制和SVPWM技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)的可行性，同時(shí)為系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性和減小轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，采用DSP TMS320F2812為核心進(jìn)行了永磁同步電動(dòng)機(jī)全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件包括電流檢測(cè)、速度檢測(cè)、顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路、主電路和系統(tǒng)保護(hù)電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實(shí)現(xiàn)，采用基于id=0的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制方法，完成對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的解耦控制。速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用常規(guī)PI控制算法，逆變器采用SVPWM控制策略。同時(shí)，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖，包括系統(tǒng)初始化程序、速度和電流調(diào)節(jié)程序、SVPWM的實(shí)現(xiàn)以及功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)等子程序等。 最后，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做了大量深入的實(shí)驗(yàn)研究工作，并對(duì)試驗(yàn)波形做了深入分析。結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應(yīng)速度快，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行平穩(wěn)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足主軸直接驅(qū)動(dòng)要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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隨著世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重，每個(gè)國(guó)家都投入了極大的熱情開(kāi)發(fā)新型節(jié)能型產(chǎn)品，而且整個(gè)社會(huì)的節(jié)能意識(shí)越來(lái)越高。我國(guó)2005年廣東發(fā)生的油荒現(xiàn)象已經(jīng)造成了局部能源恐慌，所以節(jié)能問(wèn)題受整個(gè)社會(huì)關(guān)注的程度越來(lái)越高。 我國(guó)傳統(tǒng)螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動(dòng)部分采用異步電機(jī)加變速箱，長(zhǎng)期以來(lái)存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，系統(tǒng)效率和經(jīng)濟(jì)效益低下，耗能非常嚴(yán)重。 永磁無(wú)刷直流電機(jī)在進(jìn)入21世紀(jì)后，以其較高的效率和優(yōu)異的控制性能保持較高的發(fā)展勢(shì)頭，已廣泛用于社會(huì)生活的方方面面，如比家電行業(yè)，汽車行業(yè)和工業(yè)控制等等。 本文基于ST7MC設(shè)計(jì)了應(yīng)用于油田螺桿泵的永磁無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。通過(guò)大量的資料和文獻(xiàn)閱讀，首先從無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理開(kāi)始介紹，在建立無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，給出了正弦波控制策略的頻率和相角估算方法。 基于本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案完成的6.5KW無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)成功在油田上試運(yùn)行，通過(guò)大量的負(fù)載試驗(yàn)和井上運(yùn)行試驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)達(dá)到了較高的系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。并取得了預(yù)期的節(jié)能效果。
標(biāo)簽： ST7MC 螺桿泵 無(wú)刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無(wú)刷直流電機(jī)是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來(lái)的一種新型機(jī)電一體化電機(jī).隨著無(wú)刷直流電機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其常用的帶位置傳感器控制方法顯露出了越來(lái)越多的局限性,而無(wú)位置傳感器控制方法,特別是"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器控制方法則漸漸受到了人們的青睞.論文在詳細(xì)介紹了"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,對(duì)"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的核心部分——反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究,給出了設(shè)計(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵之所在.另外,論文以變頻空調(diào)壓縮機(jī)用無(wú)刷直流電機(jī)為樣機(jī),設(shè)計(jì)了一套基于"反電勢(shì)法"的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908MR32單片機(jī)為核心.文中介紹了系統(tǒng)的各個(gè)組成部分,給出了相應(yīng)的抗干擾措施."三段式"起動(dòng)技術(shù)是"反電勢(shì)法"控制中常用的起動(dòng)方法,也是"反電勢(shì)法"控制中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié).文中對(duì)"三段式"起動(dòng)技術(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,指出了各部分的難點(diǎn),給出了相應(yīng)的解決方法."反電勢(shì)法"控制中不可避免的會(huì)存在轉(zhuǎn)子位置誤差,論文對(duì)這種誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,提出了減少轉(zhuǎn)子位置誤差的方法.論文還介紹了"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制中幾種常用的數(shù)字濾波算法,給出了該控制系統(tǒng)中采用這些算法的程序源代碼.在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,論文介紹了"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行過(guò)程,討論了調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題并提出了解決方法.最后,文中給出了系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓、反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)等信號(hào)的實(shí)測(cè)波形.調(diào)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,具有良好的調(diào)速性能,達(dá)到了預(yù)期的效果.
標(biāo)簽： 電勢(shì) 無(wú)位置傳感器 無(wú)刷
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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無(wú)刷直流電機(jī),是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來(lái)的一種機(jī)電一體化電機(jī).隨著無(wú)刷直流電機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其常用的帶位置傳感器控制方法暴露出了越來(lái)越多的局限性.同時(shí),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展,基于高性能數(shù)字信號(hào)處理器的"狀態(tài)觀測(cè)器"法無(wú)位置傳感器控制則漸漸成為研究的熱點(diǎn).論文在詳細(xì)介紹了"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,建立了基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)模型,對(duì)模型中誤差造成的原因作出了定性和定量的分析,給出了解決的辦法.另外,論文以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A數(shù)字信號(hào)處理器為核心,設(shè)計(jì)了一套基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),并給出了各模塊的設(shè)計(jì)電路.文中介紹了系統(tǒng)的各個(gè)組成部分,并給出了系統(tǒng)的抗干擾措施."三段式"起動(dòng)技術(shù)是無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制中的常用起動(dòng)方法,也是"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"控制中的一個(gè)重要環(huán)節(jié).文中對(duì)"三段式"起動(dòng)技術(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換三部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,指出了各部分的難點(diǎn),給出了相應(yīng)的解決方法.基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"的控制系統(tǒng)中包含了大量的運(yùn)算和多路的AD采集,因此不可避免存在系統(tǒng)和測(cè)量誤差以及干擾噪聲,論文著重對(duì)系統(tǒng)誤差、量測(cè)誤差和干擾噪聲三個(gè)方面作了詳細(xì)的分析,并提出了解決的方法.對(duì)于噪聲信號(hào)的數(shù)字化處理,論文探討了常用的幾種數(shù)字濾波算法并給出了仿真波形.在前面所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,論文介紹了"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試過(guò)程,分析了調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題并提出了解決的方法.最后,文中給出了系統(tǒng)調(diào)試中的電壓、反電勢(shì)以及相電流等信號(hào)的實(shí)測(cè)波形,并與仿真結(jié)果作了比較分析.
標(biāo)簽： 擴(kuò)展 卡爾曼濾波 無(wú)位置傳感器
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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矢量控制作為一種先進(jìn)的控制策略，是在電機(jī)統(tǒng)一理論、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)變換理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，具有先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性的特點(diǎn)。它是以交流電動(dòng)機(jī)的雙軸理論為依據(jù)，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的兩個(gè)直流分量：一個(gè)分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶恐睾希Q為勵(lì)磁電流分量；另一個(gè)分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶看怪保Q為轉(zhuǎn)矩電流分量。通過(guò)控制定子電流矢量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的位置及大小，即可控制勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的大小，實(shí)現(xiàn)像直流電動(dòng)機(jī)那樣對(duì)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。本文研究的是以TMS320LF2407ADSP和FPGA為控制核心的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。 分析了脈寬調(diào)制和矢量控制的原理與實(shí)現(xiàn)方法，從而建立了異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于矢量控制，分析了矢量控制的基本原理和控制算法，推導(dǎo)了三相坐標(biāo)系、兩相靜止與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電機(jī)基本方程和矢量控制基本公式。同時(shí)在進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)變換以后，得到了間接磁場(chǎng)定向型變頻調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制圖，并結(jié)合TMS320LF2407ADSP完成了具體的實(shí)現(xiàn)方法，根據(jù)矢量控制的基本原理，設(shè)計(jì)了一種基于DSP和FPGA的SVPWM冗余系統(tǒng)。 在硬件方面，以TMS320LF2407ADSP和EP1C12Q240FPGA為控制器，兩者之間通過(guò)雙口RAMIDT7130完成數(shù)據(jù)的交換，并能在一方失控時(shí)另一方立即產(chǎn)生SVPWM波形。同時(shí)完成無(wú)線遙控、速度給定、數(shù)據(jù)顯示以及電流、速度檢測(cè)和保護(hù)等功能，也對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路、電源電路、FPGA配置電路、無(wú)線遙控電路、LCD顯示電路、保護(hù)電路、電流和轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路作了簡(jiǎn)單的介紹。在軟件方面，給出了基于DSP的矢量控制系統(tǒng)軟件流程圖，并用C語(yǔ)言進(jìn)行了編程。用硬件描述語(yǔ)言Verilog對(duì)FPGA進(jìn)行了編程，并給出了相關(guān)的仿真波形。MATLAB仿真結(jié)果表明，本文研究的調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制算法是成功的，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的高性能控制。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種機(jī)械、電氣、電子一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代輕重工業(yè)中應(yīng)用廣泛。現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)需求的快速發(fā)展對(duì)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求不斷提高，因此研究具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、控制精度高的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 本文介紹了永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的組成和研究方向，介紹了英飛凌XC167Cl高性能16位單片機(jī)，進(jìn)而對(duì)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的類型進(jìn)行了介紹，同時(shí)分析了永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理，建立了比較完善的數(shù)學(xué)模型，并詳細(xì)闡述了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因和消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的一般方法。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于英飛凌XC167Cl高性能16位單片機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用PWM方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)數(shù)字PI器的應(yīng)用使得控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。單片機(jī)和液晶顯示與鍵盤(pán)給定模塊之間的串行通信實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)信息在人機(jī)間的傳輸，為系統(tǒng)的調(diào)試帶來(lái)了靈活性，也為控制系統(tǒng)中參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和給定提供了方便。 在本文的最后，就采集到的部分波形，分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并提出了對(duì)本系統(tǒng)的總結(jié)和展望。 實(shí)驗(yàn)表明，本文所采用的英飛凌XC167Cl高性能16位單片機(jī)具有極高的性能，以其為核心的控制系統(tǒng)具有運(yùn)行性能良好、調(diào)試方便、升級(jí)換代容易等特點(diǎn)，為后續(xù)的研究工作提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和借鑒。
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開(kāi)始，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動(dòng)機(jī)，交流傳動(dòng)變得越來(lái)越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重大的作用。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動(dòng)場(chǎng)合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，而對(duì)于這些應(yīng)用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制問(wèn)題。本文針對(duì)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過(guò)參數(shù)辨識(shí)來(lái)提高永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制性能，借助自行開(kāi)發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)定向控制，參數(shù)辨識(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開(kāi)深入的研究。 本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)通過(guò)參數(shù)辨識(shí)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對(duì)不同情況，通過(guò)改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識(shí)方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動(dòng)基于磁場(chǎng)定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對(duì)控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對(duì)永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)辨識(shí)的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識(shí)。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，該方法不需要觀測(cè)的磁鏈信號(hào)，消除了磁鏈觀測(cè)和參數(shù)辨識(shí)的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對(duì)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)以后，仍然是非線性方程，為了對(duì)電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開(kāi)發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場(chǎng)定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí)
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