隨著電力電子技術、微處理器技術以及控制技術的發展,基于轉子磁鏈定向的交流電機矢量控制系統以其優良的性能受到了廣泛應用。采用SVPWM逆變器的異步電動機矢量控制系統在轉速參考值變化或者負載轉矩參考值變化的動態情況下,參考電壓矢量可能會超出基本空間矢量構成的正六邊形,此時便出現動態過調制,需要用過調制策略將超出的電壓矢量重新限定在正六邊形邊界內。不同的過調制策略會給整個系統帶來不同的動態性能,本文在對過調制策略進行完善的基礎上,針對三種過調制策略對交流電動機動態性能的影響進行了研究,并對其機理進行了理論分析與探討。 @@ 本文首先以三相異步電動機在兩相靜止坐標系下的動態方程為基礎,按照轉子磁鏈定向,設計了轉子磁鏈觀測器,完成了勵磁電流分量和轉矩電流分量的解耦,并構建了基于SVPWM的異步電動機矢量控制系統的MATLAB仿真模型。在矢量控制中,電流控制對系統性能具有重要影響。為了改善系統性能,所設計的矢量控制系統采用了同步電流控制,并對反電勢進行了前饋補償。 @@ 在分析了現有的三種過調制策略之后,對過調制策略進行了完善,并構建了異步電動機矢量控制系統的過調制仿真模型。過調制中,當原參考電壓矢量位于正六邊形中任意兩個扇區交界附近時,過調制策略2和3所得到的新電壓矢量仍會超出正六邊形邊界,過調制算法不再適用于此區域。針對以上不足,本文對過調制策略2和3進行了完善,使過調制算法適用于所有區域。采用完善后的過調制策略對轉速參考值變化和負載轉矩參考值變化的異步電動機矢量控制系統進行仿真,發現在加速與加載的條件下,過調制策略2的動態性能好于過調制策略1,而過調制策略3的動態性能最佳,具有最小的動態響應時間,暫態性能優良;在減載的條件下,過調制策略1和2能夠很快的進入穩定狀態,但是過調制策略3卻出現問題,動態響應時間很長,說明此策略具有一定的局限性。 @@ 本文深入探討了三種過調制策略導致不同動態性能的內在機理,通過對三種過調制策略中電壓矢量的幅值和相位進行分析,理論上解釋了出現不同動態響應時間的原因。出現過調制時,過調制策略2中新電壓矢量的幅值總是大于過調制策略1中新電壓矢量的幅值,所以動態性能更好。在加速和加 載條件下,過調制策略3中新電壓矢量的相位總是超前于過調制策略1和2中新電壓矢量的相位,因此可以獲得更快的動態響應,暫態性能更佳。但是在減載條件下,過調制策略3中新電壓矢量與原電壓矢量間的相位關系處于無規律的超前滯后狀態,導致過調制策略3出現問題,動態響應時間很長,說明此過調制策略有其不足之處,有待于改進。@@關鍵詞:SVPWM;矢量控制;過調制;動態性能
上傳時間: 2013-06-27
上傳用戶:nunnzhy
作為世界上發展最快的可再生能源,風能受到了世界各國的關注。隨著風機數量的增加,研究電網故障時風力發電機的動態響應特性越來越重要。 本文以“3.2MW永磁風力發電機系統分析”為工程背景,旨在研究3.2MW永磁風力發電機及其系統在各種正常和非正常工況下的動態性能,分析變流系統和控制方法對電機性能的影響,為電機的優化設計提供參考。 首先,在對永磁風力發電機的基本理論進行論述的基礎上,分析了變轉速變槳距控制策略,并基于Matlab/Simulink建立了風力發電機模型,通過仿真分析了最大功率跟蹤和變槳距控制下發電機的性能。 其次,研究了雙PWM變流系統電機側變流器和網側變流器的控制方法,并基于Matlab/Simulink搭建了基于轉速外環、電流內環雙PI調節器的電機側控制器模型及基于電網電壓定向的電壓外環、電流內環控制的網側控制器模型。 最后,基于Matlab/Simulink對電網短路及電網電壓跌落下不同控制方法下的永磁風力發電機系統的動態性能進行仿真;并對永磁風力發電機機端短路下的運行性能進行仿真,結果表明:網側變流器的電流變化以及直流母線的電壓波動對永磁風力發電機系統的動態性能影響較大,通過控制網側變流器電流、直流母線電壓的穩定,可以有效提高永磁風力發電機系統的動態性能;給定的電機設計參數符合短路電流倍數要求;永磁風力發電機通過變流裝置并網可大大減小故障對發電機的沖擊。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:nanjixehun
隨著電力電子技術的飛速發展,越來越多的電力電子裝置被應用到各個領域,給電網注入了不可忽視的無功以及諧波電流。 本文首先介紹了諧波的概念和諧波的危害,闡述了諧波問題研究的必要性和緊迫性,并對諧波抑制的方法作了簡單的介紹。并在此基礎上,通過對有源濾波器和無源濾波器各自的優缺點以及有源濾波器裝置的結構、原理的分析,提出了基于DSP控制器的三相三線制并聯型有源電力濾波器裝置的設計方案。 并聯有源電力濾波器主電路設計是核心環節之一。本文在三相三線并聯型有源電力濾波器數學模型的基礎上,通過對采用空間矢量調制的有源電力濾波器的工作過程的研究和分析,揭示了主電路各參數之間的相互關系。根據瞬態電流跟蹤指標的要求推導出并聯APF輸出電感的估算公式。基于對電流跟蹤誤差矢量的度量,推導出直流側電容電壓臨界值表達式。詳細介紹了輸出濾波器參數的設計方法。 實時、高精度的諧波檢測是有源電力濾波器的重要部分。本文詳細地介紹了瞬時無功功率理論,選擇檢測負載電流的方式以提取諧波。提出了用滑窗迭代作為低通濾波的數字算法,以快速分離負載電流中的基波分量得到諧波指令。以全數字控制為重點,對電流環的數字控制方式,包括數字PI調節器的設計做出了比較詳細的分析。 本文用MATLAB/SIMULINK中的電力系統模塊對有源電力濾波器進行了動態仿真研究。仿真結果表明這種拓撲結構的有源電力濾波器對電力系統中的諧波抑制具有較好的效果。 在理論分析和仿真研究的基礎上,設計了基于TMS320LF2407A控制的并聯型電力有源濾波器,對其控制系統硬件構成進行了詳細的介紹。研制了實驗樣機,對并聯型電力有源濾波器進行了初步的實驗研究。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:shiny3333
該系統是一款磁卡閱讀存儲器,根據用戶要求解決了普通閱讀器只能實時連接計算機,不能單獨使用的問題。而且針對作為特殊用途的磁卡,要求三道磁道都記錄數據,并且第三磁道記錄格式與標準規定的記錄格式不同時,系統配套的應用程序對其做了正確譯碼、顯示。 @@ 整個系統包括單片機控制的閱讀存儲器硬件部分,和配套使用的計算機界面應用程序軟件部分。其中硬件電路包括磁條譯碼芯片、外部存儲器芯片、串口電平轉換芯片等等,所有的工作過程都是由單片機控制。我們這里選用紫外線擦除的87C52單片機,電路使用的集成電路芯片都是采用SMT封裝器件,極大縮小了讀存器的體積,使用簡單,攜帶方便。 @@ 磁條譯碼芯片采用的是中青科技有限公司出品的M3-230.LQ F/2F解碼器集成電路。該IC實現了磁信號到電信號的轉換。外部存儲器則是使用的8K Bytes的24LC65集成芯片,擴展8片,總容量達到8×8K。 @@ MAXIM公司出品的MAX232實現了單片機TTL電平到RS232接口電平的轉換,從而與計算機串口實現硬件連接。 @@ 計算機界面顯示程序采用當今使用最廣的面向對象編程語言Visual Basic 6.0版本(以后簡稱VB),并且使用VB帶有的串口通信控件MScomm,通過設置其屬性,使其和下位機單片機協議保持一致,進而進行正確的串口通信。關于磁道上數據記錄的譯碼,則是通過對每條磁道上數據記錄進行多次實驗,認真分析,進而得到了各條磁道各自的編碼規則,按照其規則對其譯碼顯示。這部分程序也是通過VB編程語言實現的。另外,計算機應用程序部分還實現了對下位機讀存器的擦除控制。 @@關鍵詞:磁卡,閱讀存儲器,單片機,串口通信,track3數據譯碼
上傳時間: 2013-08-05
上傳用戶:黃華強
直接轉矩控制技術(DTC)是繼矢量控制技術之后交流調速領域中新興的控制技術,它采用空間矢量分析的方法,直接在定子坐標系下計算并控制異步電機的轉矩和磁鏈,采用定子磁場定向,直接對逆變器的開關狀態進行最佳控制,從而能夠快速而準確地控制異步電動機的轉矩和磁鏈,以獲得轉矩的高動態性能。目前在高速離心機行業,普遍采用通用型變頻器,其通用性好,但參數較多,價格較貴,為了降低成本增強控制性能,本文利用直接轉矩控制技術的優點,采用直接轉矩控制策略設計并制作了針對高速離心機的專用變頻器。 本文介紹了異步電動機和逆變器的基本數學模型,分析了異步電機直接轉矩控制的基本原理,以及直接轉矩控制系統的基本組成,對直接轉矩控制系統進行了仿真研究,建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系統,介紹了仿真模型的各組成部分,包括3/2變換、定子磁鏈、電機轉矩觀測模型、轉矩調節器、磁鏈調節器、扇區判斷、開關表選擇等,給出了系統加減負載和加減轉速仿真結果,仿真結果表明了其磁鏈軌跡近似為圓形,系統具有良好的動態和穩態性能,同時證明了建立的轉矩和磁鏈觀測模型以及控制算法的正確性和可行性。根據仿真實現方法以及結果的指導,設計并制作了整個系統的硬件電路,包括主電路(單相整流、濾波、制動電路、啟動限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅動隔離放大、采樣)并對各器件進行選型,給出了硬件各部分電路圖;最后介紹了系統的軟件流程以及各模塊的程序實現,系統的軟件部分采用C語言進行編程,實現了定子相電流的采樣、定子相電壓的計算、定子磁鏈的計算和開關信號的輸出等功能。在分別對硬件和軟件各部分進行調試后,進行了系統的聯合調試,以TMS320F2808作為控制器,在一臺功率為1.5KW的交流異步電機上實現了直接轉矩控制。
上傳時間: 2013-05-31
上傳用戶:y307115118
無刷直流電機以體積小、重量輕、效率高、調速性能好、無換向火花及無勵磁損耗等諸多優點被大量應用于家電、交通、醫療器械、數控機床及機器人等領域,現代工業的快速發展對無刷直流電機控制系統的性能要求也越來越高。可以預見,隨著永磁材料和電力電子器件價格進一步的降低,無刷直流電機驅動理論的研究不斷深入,無刷直流電機的應用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻資料,介紹了無刷直流電機的發展現狀、研究動態及工作原理等。在控制策略上,采用了基于智能控制思想的模糊控制,其特點是不依賴于對象模型,利用制定的控制規則進行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運用Matlab/Simulink對控制系統進行了建模和仿真,其中速度環采用模糊PI調節,電流環采用傳統的PI調節,為后面的實驗提供了理論分析的基礎。 結合無刷直流電機的結構,利用電機內部的霍爾元件檢測轉子位置。根據模糊控制器的設計方法,給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數字信號處理器TMS320F2812作為主控芯片,在硬件上設計了整流電路、逆變電路、驅動電路、調理及保護電路等;在DSP軟件開發環境CCS下,采用C語言和匯編語言進行了混合編程,實現了轉子位置信號的讀取、PWM波的產生、AD采樣、速度模糊PI調節及電流調節等功能。 通過對整個控制系統的軟硬件聯合調試,進行了相關實驗。相對傳統的控制系統,采用模糊PI控制的系統具有響應速度快、超調量小、穩定性好等優點。實驗結果表明了無刷直流電機模糊控制系統設計的正確性。最后對整個設計進行了總結,對后續的工作給出了自己的見解。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:R50974
繞組勵磁同步電機具有功率因數可調、效率高等優點,在工業大功率場合獲得了廣泛應用,因此研究和開發高性能的繞組勵磁同步電機驅動系統具有重大的經濟價值和社會效益。目前開發高性能繞組勵磁同步電機驅動系統所采用的控制方案主要有兩種:一種是直接轉矩控制(DTFC);另一種是磁場定向矢量控制(FOC)。繞組勵磁同步電機的矢量控制策略具有控制結構簡單,物理概念清晰,電流、轉矩波動小,轉速響應迅速,易實現數字控制等優點。因此,在交流傳動領域中,越來越受到學者的關注。但是,無論在國內還是國外,交直交型繞組勵磁同步電機矢量控制系統的研究還缺乏全面深入的理論研究,還沒有建造起矢量控制系統的理論體系構架。本文對繞組勵磁同步電機矢量控制系統進行了初步的理論探討,并進行了詳細的實踐研究,為以后更深入、廣泛地研究此系統,打好堅實的基礎。本論文主要研究內容如下: @@ 通過廣泛的查找文獻,對幾種常見的同步電機傳動系統進行了綜述,分析了同步電機變頻調速原理,在此基礎上,講述了無傳感器技術在同步電機中的應用現狀。無傳感器技術主要有兩大類:基于基波量的檢測方法和基于外加信號的激勵法。隨后,對轉子初始位置的估計進行了綜述,其方法有:基于電機定子鐵芯飽和效應的轉子位置估計,高頻信號注入法,基于定子繞組感應電壓的估計法和基于相電感計算法等。繞組勵磁同步電機轉子初始位置估計的研究還很少。 @@ 對繞組勵磁同步電機矢量控制的理論進行了全面深入地研究,建立起矢量控制的理論體系構架。 @@ 首先,基于磁勢等效原理,將三相靜止交流信號等效變換為兩相旋轉直流信號,將交流電機等效為直流電機進行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎上,得到凸極同步電機轉子磁場定向的電壓矩陣方程、功率方程和運動方程。根據上述方程,繪出dq軸的等值電路及矢量圖,得到狀態空間描述的dq軸數學模型。 @@ 其次,根據模型參考自適應原理,對同步電機轉速進行估計。忽略同步電機d軸阻尼繞組的作用,取同步轉速為零,得到同步電機αβ靜止坐標系下 的數學模型。將不含有轉子轉速信息的方程作為參考模型,將含有轉速參數的方程作為可調模型,根據波波夫超穩定性和正性原理,對轉子轉速進行估計。@@ 最后,根據模型參考自適應估計的轉子轉速,設計磁通觀測器來估計轉子磁通,實現磁通反饋閉環控制。磁通觀測器采用降維觀測器,僅對轉子磁通分量進行重構,并通過極點配置算法,合理配置觀測器的極點,使觀測器滿足系統的性能指標,達到磁通觀測的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調制算法。從空間矢量的基本概念入手,深入分析了定子三相對稱電壓與空間電壓矢量之間的關系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個有效開關狀態矢量,這六個開關矢量和兩個零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量,去逼近圓形旋轉磁場。其次,根據空間電壓矢量所在的扇區,選擇相鄰有效開關矢量,在伏秒平衡的法則下,計算各有效開關矢量的作用時間。并且,探討了扇區判斷和扇區過渡問題,定性分析了空間矢量脈寬調制(SVPWM)的性能。最后,根據每個扇區中開關矢量作用時間,采用軟件構造法,在TMS320LF2407A硬件上實現了SVPWM。實驗結果表明,該算法簡單易實現,能夠有效的提高直流母線的電壓利用率,具有在低頻運行穩定,逆變器輸出電流正弦度好等優點。 @@ 空間矢量過調制算法的研究。在上述線性調制的基礎上,提出一種基于電壓空間矢量的過調制方法。過調制區域根據調制度分成兩種不同的模式,分別為模式Ⅰ(0.907
上傳時間: 2013-07-25
上傳用戶:gaorxchina
本文簡要介紹了無刷直流電動機的發展歷程和未來的發展趨勢。通過分析無刷直流電動機工作的基本原理和無刷直流電動機的數學模型,建立了基于Simulink的動態仿真模型。通過對無位置傳感器無刷直流電動機轉子位置檢測算法的分析和磁鏈與轉子位置的相應關系的分析,本文使用磁鏈關系函數判斷轉子位置的算法,并基于Simulink建立了算法模型進行仿真分析驗證,從仿真得到的結果可知,此位置檢測算法是可行的。 @@ 在文中進行了轉矩脈動原因分析,并對換相轉矩脈動進行補償。在低速時采用電流滯環進行補償,高速時采用單斬波調制方式進行補償。通過對三段式啟動方法的分析和結合本文所采用的轉子位置檢測算法,本文采用兩步啟動方式,通過仿真分析證明是可行的。分析了經典PID調節算法和專家PID調節算法。對傳統PID控制中出現的問題,本文把變參數PID調節算法應用到無位置傳感器無刷直流電動機控制上。并建立了仿真模型,進行仿真分析。從仿真分析的結果可知其控制性能優于傳統的PID調節算法。 @@ 文中介紹了TMS320LF2407A芯片和IR2130功率集成驅動器的結構和特點。在系統硬件設計中以TMS320LF2407A芯片為核心,設計了控制系統電路、功率驅動電路、電流電壓檢測電路、功率管過電壓保護電路、啟動限流電路、轉速調節電路。 @@ 在系統軟件設計中,主要實現了電機的起停、轉子位置計算、轉速計算和轉速閉環控制的功能。用DSP實現脈沖調制輸出和信號采樣。 @@關鍵詞:無位置傳感器;無刷直流電動機;間接位置檢測;磁鏈關系函數
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:水瓶kmoon5
直接轉矩控制技術是繼矢量控制技術之后交流調速領域中新興的控制技術,它采用空間矢量的分析方法,在定子坐標系下計算并控制轉矩和磁鏈,以獲得轉矩的高動態性能。比較于矢量控制,它省去了復雜的矢量變換,克服了對電機轉子參數的依賴性,具有轉矩響應快的優點。然而,異步電動機的直接轉矩控制系統存在轉矩、電流和磁鏈脈動較大,開關頻率不恒定的問題。本文在傳統直接轉矩控制的基礎上,針對其存在的缺點提出了基于空間矢量脈寬調制的直接轉矩控制策略。 這種新型的直接轉矩控制策略使空間矢量脈寬調制技術和直接轉矩控制技術相結合。把電動機和PWM逆變器看成一體,使電動機獲得賦值恒定的近似理想的圓形磁場,解決其轉矩、電流、磁鏈脈動大,開關頻率不恒定的問題。在論文撰寫的過程中做了如下工作: 根據電機原理和坐標變換理論,建立定子正交α—β兩相靜止坐標系下的異步電動機的數學模型,包括電機的磁鏈模型、轉矩模型和運動方程。 設計PI控制器,該控制器把轉矩和磁鏈誤差信號轉換成參考電壓,然后通過坐標變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓,對SVPWM模塊進行控制。 設計SVPWM控制模塊,其中設計了期望電壓空間矢量的合成方法,矢量區段的判斷,計算了開關器件的導通時間和時刻。 通過理論分析和設計各個模塊,組成了控制系統逆變器部分的仿真模型。在MATLAB/SIMULINK仿真工具箱中搭建仿真模型,通過設置合理的仿真參數、電機參數、給定量參數以及PI控制器的控制參數對系統進行仿真研究,從而在理論上驗證系統設計的正確性。 仿真實驗結果證明了這種基于空間矢量脈寬調制的直接轉矩控制方法可以有效改善直接轉矩控制系統的性能。減小傳統直接轉矩控制中的磁鏈和轉矩脈動,并使逆變器工作在恒定的開關頻率。最后總結論文所做的研究工作,并展望了今后的研究重點和方向。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:dancnc
永磁同步電機是同步電機的一個重要類型,其轉子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極,與傳統同步電機相比,體積和重量大為減小,而且結構簡單,運行可靠,維護更方便。現代電氣傳動控制的發展趨勢之一是開發新的交流調速與伺服系統。無論在矢量控制還是標量控制中,轉速與位置的閉環控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器,但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本,降低了系統可靠性,還存在安裝問題,效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統介紹卡爾曼濾波器的基礎上,將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統,本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法,對電機方程線性化處理,將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統,并加入了反映電機系統模型誤差和環境干擾的系統噪聲和測量噪聲模型,形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉子位置與轉速作為系統狀態變量進行實時估算,并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統中。通過仿真,與電機實際運行狀態進行比較,證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足,本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統狀態變量,建立新的完全線性化的系統方程,并且卡爾曼濾波算法中的系統協方差矩陣成為時不變序列,因此可以直接應用線性卡爾曼濾波算法。仿真結果證明,與擴展卡爾曼濾波算法相比,新的算法更加簡單,減輕了繁重的參數調節任務,易于數字化實現,不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優勢,而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知,由于將系統模型不確定性與測量噪聲體現在系統方程中,因此卡爾曼濾波算法在狀態估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎,以永磁同步電機為對象,以數字信號處理器(DSP)為核心,設計了電機狀態觀測系統的設計方案。整個方案在不增加成本的基礎上,充分利用數字信號處理器(DSP)豐富的資源和強大的運算能力,通過檢測電機相電流,實時估算出電機轉子位置與轉速。本系統可以代替傳統速度傳感器,為電機控制系統提供轉子位置和轉速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統付諸實踐,應用于實際工程中,對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關鍵詞:永磁同步電機;無速度傳感器;卡爾曼濾波
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:lifangyuan12