近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機應用日益廣泛。永磁同步電機根據(jù)反電動勢和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(無刷直流電機)和正弦波永磁同步電機(永磁同步電機)。正弦波永磁同步電機為實現(xiàn)其正弦波驅(qū)動控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號，通常采用機械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等)，機械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息，但其體積大，價格高，增加了轉(zhuǎn)子的慣量，且性能易受環(huán)境因素的影響，限制了永磁同步電機的應用場合。近年來受到廣泛的關注的無位置傳感器技術，是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點獲取轉(zhuǎn)子的位置信號，此技術雖取消了機械位置傳感器，但存在控制復雜，位置檢測精度不高，運行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號，以實現(xiàn)永磁同步電機的正弦波驅(qū)動控制問題。 首先，本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進的方法，該法通過對位置區(qū)間初始速度的估算，可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型，并對其進行了仿真研究，仿真結(jié)果表明：改進位置估算方法即使在加減速等動態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次，完成了以TI公司的數(shù)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅(qū)動芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件電路的設計和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機運行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負載特性進行優(yōu)化。 最后，完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機的軟件設計，文中詳細討論了位置估算程序和實現(xiàn)SVPWM程序的設計和調(diào)試，并對其進行了實驗驗證。
上傳時間： 2013-07-23
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航空蓄電池是重要的機載設備，在飛機安全飛行中起著重要的作用。蓄電池充電設備的性能直接影響著蓄電池的電氣性能和使用壽命，因此近年來航空蓄電池充電設備的研制已經(jīng)成為研究的熱點之一。論文研究一種采用上下位機聯(lián)合控制的航空蓄電池充放電系統(tǒng)，對鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池進行智能充電、放電和容量分析。 論文在綜合分析航空蓄電池充電器技術要求的基礎上，運用現(xiàn)代電力電子技術，設計了集充電、放電功能于一體的功率電路，并研制了基于DSP芯片TMS320F2812的充放電控制系統(tǒng)。論文詳細闡述了系統(tǒng)的設計方案、參數(shù)計算和控制方法。 論文以Visual Basic 6.0為開發(fā)環(huán)境，編制了航空蓄電池充放電系統(tǒng)的上位機軟件，實現(xiàn)了顯示、報警、打印、數(shù)據(jù)存儲與管理等功能。根據(jù)系統(tǒng)上下位機通信的需求，制定了通信協(xié)議并設計了基于RS-232串口的通信程序，實現(xiàn)了信息的交換與控制。 論文基于電路原理、自動控制原理等理論，建立了充電器控制系統(tǒng)的模型，并設計了以Buck電路為控制對象的系統(tǒng)仿真軟件。通過仿真分析，調(diào)整PID控制器的參數(shù)，優(yōu)化控制器的性能，并縮短了調(diào)試的周期。
上傳時間： 2013-08-02
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本課題的研究工作主要圍繞機床用永磁交流伺服電動機設計展開，所做的主要工作包括以下幾個部分： 首先，釹鐵硼永磁材料導電率較高、耐熱性能較差，當電機氣隙磁場諧波含量較大時，永磁體中就會感應出渦流形成渦流損耗導致永磁體發(fā)熱。因此，有必要對轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)的渦流進行計算和分析。本文分析了永磁同步電動機轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)渦流產(chǎn)生的原因，建立渦流的數(shù)學模型并推導出永磁體渦流損耗的計算公式。用ANSOFT有限元軟件建立電動機的物理模型進行電磁場求解，結(jié)合路的計算公式算出永磁體的渦流損耗。 其次，運行平穩(wěn)性是伺服電動機的一項重要的性能指標，而轉(zhuǎn)矩波動的大小直接影響運行平穩(wěn)性。本文分析了機床用永磁交流伺服電動機轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的原因，運用轉(zhuǎn)矩波動計算公式結(jié)合ANSOFT有限元軟件，計算比較相同功率、相同極數(shù)不同槽數(shù)時，電動機的轉(zhuǎn)矩波動情況。通過比較計算出的轉(zhuǎn)矩波動百分比的大小，選擇所設計電動機的極槽配合，以提高機床用永磁交流伺服電動機的運行性能。 最后，完成機床用永磁交流伺服電動機基本結(jié)構(gòu)尺寸以及電磁參數(shù)的選取，利用有限元軟件，分析計算氣隙長度變化對失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和永磁體用量的影響，以及永磁體寬度對氣隙磁密波形的影響，以此合理選擇氣隙長度和永磁體的寬度，使電動機的性能更優(yōu)良。在上述研究的基礎上，本文設計了一臺0.9kW，8極36槽的機床用永磁交流伺服電動機樣機，并對其性能進行了測試，測試結(jié)果表明，電機的性能指標達到了預期的要求，證明了電機設計過程理論分析計算的正確性。
上傳時間： 2013-06-13
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隨著電機在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域的廣泛應用，如何測試、分析和抑制電機振動和噪聲，越來越受到人們的廣泛關注。虛擬儀器技術，相比于傳統(tǒng)儀器擁有性能高、擴展性強等優(yōu)點，在工程測試等領域得到越來越廣泛的應用。因此，結(jié)合虛擬儀器技術，建立電機噪聲和振動的測試分析系統(tǒng)是一種可行的解決途徑。 本文將虛擬儀器技術應用于電機的噪聲和振動問題，建立了基于虛擬儀器的電機噪聲振動測試分析系統(tǒng)。全文主要研究工作分為三部分：前兩部分分別研究了系統(tǒng)的硬件和軟件組成，建立了完整的硬件和軟件系統(tǒng)；第三部分進行了噪聲振動實驗研究，驗證了系統(tǒng)的正確性和有效性。本文的主要研究內(nèi)容如下： 1．硬件部分。探討了系統(tǒng)的硬件組成，建立了以傳感器、信號調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集卡為核心的測試系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件部分是正確采集電機噪聲和振動信號的關鍵，是測試分析的基礎。 2．軟件部分。用LabVIEw虛擬儀器編程語言完成了軟件部分的設計，實現(xiàn)了信號采集、顯示、處理、診斷、打印報告等一系列功能。針對電機噪聲振動的復雜性，建立了以快速傅里葉變換、功率譜函數(shù)分析、分數(shù)倍頻譜分析、小波分析等信號處理方法為核心的信號分析處理功能，并用最小二乘支持向量機實現(xiàn)了電機故障診斷功能。 3．實驗研究。實驗驗證了系統(tǒng)的信號采集、信號分析和故障診斷的正確性。構(gòu)造三類電機故障，實驗研究了采用最小二乘支持向量機進行故障診斷的有效性。 在總結(jié)全文的基礎上，提出了該電機噪聲和振動測試分析系統(tǒng)有待深入研究的若干問題。
上傳時間： 2013-07-22
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隨著焊接技術、控制技術以及計算機信息技術的發(fā)展，對于數(shù)字化焊機系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點，本文開展了對數(shù)字化IGBT逆變焊機控制系統(tǒng)的研究工作，設計了數(shù)字化逆變焊機的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機”的概念，分析了數(shù)字化焊機較傳統(tǒng)的焊機的優(yōu)勢，然后結(jié)合當前數(shù)字化焊機的國內(nèi)外發(fā)展形勢，針對數(shù)字信號處理技術的特點，闡明了進行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個數(shù)字化逆變焊機的設計思路和方案，簡要介紹了數(shù)字信號處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點，較為詳細地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設計過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號。 逆變焊機的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(逆變頻率20KHz)，由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設計要點及元件的選型和參數(shù)的計算，并對所設計的主電路進行了Matlab計算機仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設計中，采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU，由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對整個焊接電源進行了實時的閉環(huán)控制與焊接過程的實時監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進行輸出控制，即：控制IGBT的導通時間來實現(xiàn)焊機輸出功率與輸出特性的控制。設計了專門的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動模塊M57959L，進行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對輸出電流和電弧電壓進行實時采樣，采用離散的PI控制算法計算后，輸出相應的控制量來實時調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動脈沖的脈寬，進而調(diào)制輸出電流，達到控制焊機輸出的目的。 經(jīng)過實驗，得到了相應的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅(qū)動的實驗波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機的工作要求。 最后，在對本文做簡要總結(jié)的基礎上，對于本逆變焊機的進一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎。
上傳時間： 2013-08-01
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礦井高壓電網(wǎng)多以6KV 供電為主，高壓防爆開關成為了井下供電系統(tǒng)的最為關鍵的設備之一。近年來，由于煤礦開采中因電氣保護失控而引發(fā)事故的增長，國家對井下供電系統(tǒng)的可靠性、安全性的要求越來越高，因而采用現(xiàn)代化新技術對礦井下高壓控制設備進行技術改造和創(chuàng)新被提到了一個重要的高度。隨著微機技術的應用與發(fā)展，以單片機為核心的高壓開關智能綜合保護技術，能夠較好地完成對多路信號進行處理，增強和增加了保護的功能，其應用對于提高供電質(zhì)量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護都具有很重要的現(xiàn)實意義。本文設計了一個雙CPU 的保護控制系統(tǒng)，雙CPU 結(jié)構(gòu)就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強型51 單片機STC89C58RD+進行分工合作并行處理，前者作為從CPU 完成各種保護功能，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 通訊擴展。既能充分利用DSP 的高速數(shù)據(jù)處理性能，提高保護動作特性； 同時，在不影響數(shù)據(jù)處理的情況下又擴展了人機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)中性點不接地系統(tǒng)的主要故障的電氣特征，并有針對性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護、相敏短路保護和絕緣監(jiān)視保護，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)合的采樣計算方法。此外，針對系統(tǒng)可能遇到的各種干擾，在硬件、軟件兩方面進行了抗干擾設計。最后通過試驗數(shù)據(jù)驗證了系統(tǒng)對線路故障具有可靠的動作特性。 該保護控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、動作可靠，簡單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來了極大方便，實現(xiàn)了檢測、保護、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關立項項目“礦用高壓隔爆開關智能控制系統(tǒng)的開發(fā)”來進行地研究。
標簽： 開關 保護 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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帶整流負載的同步發(fā)電機在一些需要高品質(zhì)直流電源的場所，如艦船電力推進、郵電通訊、飛機等電源系統(tǒng)得到了廣泛應用，并且受到了許多學者的關注，其研究領域主要涉及數(shù)字仿真、數(shù)學模型、穩(wěn)態(tài)分析以及運行穩(wěn)定性等方面。 本文對MATLAB/Simulink中的電機模型進行了深入的研究。針對MATTAB中電機仿真模型的不足和本文研究的需要，提出了同步發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子分解的狀態(tài)方程，利用MATLAB工具箱建立了新的同步電機仿真模型并進行了封裝，為進行帶整流橋負載同步電機系統(tǒng)的分析與研究打下了很好的基礎。 對帶整流橋負載同步發(fā)電機整流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行特性進行了分析，采用定、轉(zhuǎn)子分解模型建立了整流系統(tǒng)仿真模型。證明了在假定轉(zhuǎn)子磁鏈守恒，即忽略轉(zhuǎn)子電阻影響的條件下，定、轉(zhuǎn)子分解模型很容易轉(zhuǎn)變?yōu)閹鄬ΨQ非線性負載的同步電機穩(wěn)態(tài)分析模型。介紹了根據(jù)這一模型推導出的解析計算公式，給出了計算方法和步驟，并編寫了計算程序，便于工程上直接使用。與仿真結(jié)果的對比驗證了該解析計算的正確性。同時，仿真證實了忽略轉(zhuǎn)子電阻影響會給計算結(jié)果帶來一定的誤差，但是，在轉(zhuǎn)子電阻正常值范圍內(nèi)，忽略其影響是允許的。 對帶有反電動勢負載的同步發(fā)電機整流系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了仿真研究，將系統(tǒng)中的各個參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響進行了仿真。為了解決穩(wěn)定性仿真計算量大、計算時間長的問題，利用同步電機換相計算的穩(wěn)態(tài)公式，對同步電機分解模型的定子部分和整流橋部分進行了簡化處理，得到了同步發(fā)電機整流系統(tǒng)穩(wěn)定性分析簡化模型。通過兩種模型的仿真計算，證實了該簡化模型與非簡化模型的仿真結(jié)果相當一致。這樣既解決了帶有反電動勢負載的同步發(fā)電機整流系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真計算的計算速度問題，也證明了換相過程及其產(chǎn)生的諧波對系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響。
上傳時間： 2013-06-19
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隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展和人們對數(shù)據(jù)采集技術要求的日益提 高，近年來數(shù)據(jù)采集技術得到了長足的發(fā)展，主要表現(xiàn)為精度越來越高， 傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇臁５歉鞣N基于ISA、PCI 等總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存 在著安裝麻煩、受計算機插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制、可擴展性 差等缺陷，嚴重的制約了它們的應用范圍。USB 總線的出現(xiàn)很好的解決了 上述問題，它是1995 年INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM 等公司為解決傳 統(tǒng)總線的不足而推出的一種新型串行通信標準。為了適應高速傳輸?shù)男?要，2004 年4月，這些公司在原來1.1 協(xié)議的基礎上制定了USB2.0 傳輸 協(xié)議，使傳輸速度達到了480Mb/s。該總線具有安裝方便、高帶寬、易擴 展等優(yōu)點，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。 以高速數(shù)字信號處理器（DSPs）為基礎的實時數(shù)字信號處理技術近 年來發(fā)展迅速，并獲得了廣泛的應用。TMS320C6713 是德州儀器公司 （ Texas Instrument ） 推出的浮點DSPs ， 其峰值處理能力達到了 1350MFLOPS，是目前國際上性能最高的DSPs 之一。同時該DSPs 接口豐 富，擴展能力強，非常適合于做主控芯片。 基于TMS320C6713 和USB2.0，本文設計了一套多路實時信號采集系 統(tǒng)。該設計充分利用了高速數(shù)字信號處理器TMS320C6713 和USB 芯片 CY7C68001 的各種優(yōu)點，實現(xiàn)了傳輸速度快，采樣精度高，易于擴展，接口簡單的特點。在本文中詳細討論了各種協(xié)議和功能模塊的設計。本文 的設計主要分為硬件部分和軟件部分，其中硬件部分包括模擬信號輸入 模塊，AD 數(shù)據(jù)采集模塊，USB 模塊，所有的硬件模塊都在TMS320C6713 的協(xié)調(diào)控制下工作，軟件部分包括DSP 程序和PC 端程序設計。總的設計 思想是以TMS320C6713為核心，通過AD 轉(zhuǎn)換，將采集的數(shù)據(jù)傳送給 TMS320C6713 進行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過USB 接口傳送到上位 機。
上傳時間： 2013-04-24
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本文在參考了國內(nèi)外已有多自由度球電機的基礎上,提出了正交圓柱結(jié)構(gòu)的兩自由度電機,它是獨立設計的一種創(chuàng)新結(jié)構(gòu).此電機可分解為兩個獨立的兩相混合式步進電機:分別為內(nèi)層小電機(外轉(zhuǎn)子兩相混合式步進電機)和外層大電機(扇形結(jié)構(gòu)的兩相混合式步進電機).本文以兩自由度電機為對象,采用"齒層比磁導法",對電機的矩角特性進行計算和分析,用得到的矩角特性與設計要求相比較,從而為優(yōu)化尺寸設計提供參考.
上傳時間： 2013-07-19
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無刷直流電機,是隨著電力電子技術的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來的一種機電一體化電機.隨著無刷直流電機在各個領域的廣泛應用,其常用的帶位置傳感器控制方法暴露出了越來越多的局限性.同時,隨著計算機技術和電子技術的不斷發(fā)展,基于高性能數(shù)字信號處理器的"狀態(tài)觀測器"法無位置傳感器控制則漸漸成為研究的熱點.論文在詳細介紹了"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制原理的基礎上,建立了基于"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)模型,對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)字信號處理器為核心,設計了一套基于"擴展卡爾曼濾波法"的無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng),并給出了各模塊的設計電路.文中介紹了系統(tǒng)的各個組成部分,并給出了系統(tǒng)的抗干擾措施."三段式"起動技術是無傳感器無刷直流電機控制中的常用起動方法,也是"擴展卡爾曼濾波法"控制中的一個重要環(huán)節(jié).文中對"三段式"起動技術中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換三部分進行了詳細的分析和討論,指出了各部分的難點,給出了相應的解決方法.基于"擴展卡爾曼濾波法"的控制系統(tǒng)中包含了大量的運算和多路的AD采集,因此不可避免存在系統(tǒng)和測量誤差以及干擾噪聲,論文著重對系統(tǒng)誤差、量測誤差和干擾噪聲三個方面作了詳細的分析,并提出了解決的方法.對于噪聲信號的數(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.在前面所設計的控制系統(tǒng)的基礎上,論文介紹了"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)的運行調(diào)試過程,分析了調(diào)試中出現(xiàn)的問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、反電勢以及相電流等信號的實測波形,并與仿真結(jié)果作了比較分析.
上傳時間： 2013-07-30
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