永磁無刷直流電動機(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)簡單、運(yùn)行可靠、使用壽命長等優(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)展對永磁無刷直流電動機(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)、控制精度高的無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 本文介紹了永磁無刷直流電動機(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)而對永磁無刷直流電動機(jī)的類型進(jìn)行了介紹，同時分析了永磁無刷直流電動機(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)矩脈動產(chǎn)生的原因和消除轉(zhuǎn)矩脈動的一般方法。 本文設(shè)計并實(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)永磁無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用PWM方式實(shí)現(xiàn)對電機(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)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)性能。單片機(jī)和液晶顯示與鍵盤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)試帶來了靈活性，也為控制系統(tǒng)中參數(shù)的實(shí)時監(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。
上傳時間： 2013-05-25
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在目前全球能源危機(jī)和溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重的情況下，電動車(Electric Vehicle)以其無污染、低噪聲、效率高，便于操作等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。本課題與華中科技大學(xué)辜承林教授聯(lián)合，為蘇州益高電動車輛制造有限公司設(shè)計旅游車無刷電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。課題結(jié)合現(xiàn)代CPU技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和電力電子技術(shù)，設(shè)計了一款以無位置傳感器無刷直流電機(jī)為動力的大功率汽車輪轂驅(qū)動控制器。 本課題采用辜老師設(shè)計的“橫向磁通無刷直流電動機(jī)”為控制對象。本文首先分析了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和無位置傳感器的反電勢過零點(diǎn)檢測的基本原理，從整體上對控制系統(tǒng)的各個方面進(jìn)行了討論并確定了整體設(shè)計方案。在課題中，本人采用DSP 2407A作為控制核心，以功率MOS管為逆變器件，研制出系統(tǒng)硬件，用C語言編制了系統(tǒng)軟件。鑒于該課題在大電流等級的無刷直流電機(jī)應(yīng)用中，國內(nèi)外尚無先例，本項(xiàng)目在開發(fā)實(shí)驗(yàn)中，對無位置傳感器無刷電機(jī)的起動和反電勢過零檢測作了大量的研究工作，取得許多有益的科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過對電機(jī)的起動過程和位置檢測方法進(jìn)行的一些有效改進(jìn)措施，使得電機(jī)達(dá)到較好的運(yùn)行性能和操控特性。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本項(xiàng)目設(shè)計方案有效可行，研制的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制器達(dá)到設(shè)計的預(yù)期基本性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 電動汽車 驅(qū)動控制器
上傳時間： 2013-04-24
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高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲能、電動工具、空氣壓縮機(jī)、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無刷直流電機(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無刷直流電機(jī)是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，其主要問題在于：（1）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對高速永磁無刷直流電機(jī)主要問題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開口和氣隙長度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗；通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來減小電流時間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對解析計算結(jié)果加以驗(yàn)證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量，該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長度對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無刷直流電機(jī)額定運(yùn)行時的電流波形中含有大量的時間諧波分量，其中5次和7次時間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗，是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，分析表明：永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān)，對于本文設(shè)計的高速永磁無刷直流電機(jī)，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時，永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗；反之，永磁體分塊會使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，在永磁體表面通常包裹一層高強(qiáng)度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導(dǎo)率的包裹材料對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小，當(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時間諧波的透入深度時，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計了兩臺電感值不同的高速永磁無刷直流電機(jī)，通過研究表明：電感越大，電流變化越平緩，電流的諧波分量越低，轉(zhuǎn)子渦流損耗越小，因此通過合理地增加繞組電感能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計和轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題。對比分析了平行充磁和徑向充磁對高速永磁無刷直流電機(jī)性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40，000rpm以上時，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動平衡，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運(yùn)行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。對比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對轉(zhuǎn)子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗，使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時的1/2；斬波控制會引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計算繞組反電勢系數(shù)的方法，得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡化的暫態(tài)溫度場有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實(shí)驗(yàn)計算結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時間： 2013-05-18
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無刷直流電機(jī)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機(jī)，應(yīng)用傳統(tǒng)的控制理論對其進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計、分析的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，在此基礎(chǔ)上研發(fā)出的各種調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。因此，無刷直流電機(jī)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在很大程度上依賴于對一些先進(jìn)控制策略的研究。 為了改進(jìn)無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制性能，本文基于灰色控制理論建立了無刷直流電機(jī)灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)模型。常規(guī)的PID控制以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)至今仍被廣泛采用。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，但無刷直流電機(jī)是一種多變量、非線性的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的PID控制器難以克服電機(jī)自身參數(shù)不確定和擾動帶來的轉(zhuǎn)速偏差問題，無法實(shí)現(xiàn)精確快速的控制。灰色控制器是在繼承經(jīng)典PID控制器不依賴于對象模型優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)經(jīng)典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能優(yōu)良并且算法簡單。該控制器設(shè)計不需要建立電機(jī)的精確數(shù)學(xué)模型，對參數(shù)變化和負(fù)載擾動不敏感。系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了給定速度參考模型的自適應(yīng)跟蹤，結(jié)構(gòu)簡單，能適應(yīng)環(huán)境變化，具有較強(qiáng)的魯棒性。 本文以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，把無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型分為確定部分與不確定部分，對被控對象的不確定部分建立灰色模型，進(jìn)行灰色預(yù)估補(bǔ)償，使控制系統(tǒng)的灰量得到一定程度的白化。對所提出的無刷直流電機(jī)灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，對仿真結(jié)果給出理論分析；以TMS320F2812型DSP為核心控制器建立了無刷直流電機(jī)調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于灰色PID控制算法的無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)受電機(jī)參數(shù)變化影響較小，具有較高的控制精度和魯棒性，表現(xiàn)出優(yōu)良的動、靜態(tài)性能。
標(biāo)簽： 控制 無刷 直流電機(jī)調(diào)速
上傳時間： 2013-04-24
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電動觀光車是一種以車載蓄電池組作為動力電源、靠電機(jī)驅(qū)動車輪行駛、無污染的綠色交通工具，它的發(fā)展對于解決全球性的能源和環(huán)境問題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，是本世紀(jì)最有發(fā)展前途的綠色清潔汽車。同時，電動觀光車行駛旅程較短，起動、制動比較頻繁，這一方面需要有高功率密度的電機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)，另一方面需要有較高比能量和比功率的電池管理系統(tǒng)以及能量回收功能。 本論文的主要任務(wù)是完成電動觀光車設(shè)計的核心部分——驅(qū)動電機(jī)的設(shè)計。由于直流電機(jī)控制簡單，造價低而且技術(shù)成熟，符合我國國情，因此在我國的電動車絕大多數(shù)仍然是直流驅(qū)動系統(tǒng)。本課題設(shè)計了滿足現(xiàn)代電動觀光車對電動機(jī)要求的，具有寬廣調(diào)速范圍、良好起制動性能和高效率的直流他勵牽引電機(jī)。 本文首先分析了電動車的發(fā)展和國內(nèi)外現(xiàn)狀，以及電動車的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)對電動觀光車常用的牽引電機(jī)作了性能比較，并確定選型；對這種電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)要求和工作原理作了分析。基于以上技術(shù)要求，根據(jù)電機(jī)設(shè)計的基本原則和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成了電機(jī)的電磁設(shè)計，得到較為理想的設(shè)計方案；由此運(yùn)用AutoCAD和Pro/E軟件繪制出全套直流他勵牽引電機(jī)的機(jī)械加工圖和三維裝配圖，研制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。文章的最后對所設(shè)計的電機(jī)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究。 論文中設(shè)計出全套規(guī)范的電磁數(shù)據(jù)和機(jī)械CAD，不僅對同類電機(jī)的規(guī)范和改進(jìn)具有重要意義，同時也對其它類型的牽引電機(jī)的設(shè)計具有一定的參考價值。具有廣闊的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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由于電動助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS），成為轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的主流。 @@ 本文在詳細(xì)了解EPS系統(tǒng)性能要求和工作原理的基礎(chǔ)上，對各種已有的EPS助力電機(jī)進(jìn)行了總結(jié)和比較。對比結(jié)果表明，無刷直流電機(jī)（BLDC）憑借其顯著的優(yōu)點(diǎn)，成為EPS助力電機(jī)的較優(yōu)選擇。 @@ 無刷直流電機(jī)作為一種由電動機(jī)本體和驅(qū)動器組成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的直流電機(jī)一樣，具有良好的起動和調(diào)速性能，并且由于用電子換向取代了機(jī)械換向，不存在傳統(tǒng)直流電機(jī)的換向火花和機(jī)械噪聲，在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍還在進(jìn)一步擴(kuò)展。然而，BLDC電機(jī)作為EPS系統(tǒng)的助力電機(jī)也并非全無缺點(diǎn)。永磁電機(jī)中固有的齒槽轉(zhuǎn)矩的存在，以及由于采用120°換向工作模式造成的轉(zhuǎn)矩波動，都會嚴(yán)重影響EPS系統(tǒng)的操控性能。 @@ 本課題針對無刷直流電機(jī)在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用，根據(jù)EPS系統(tǒng)對助力電機(jī)的要求，設(shè)計了一臺轉(zhuǎn)向助力用永磁無刷直流電動機(jī)，并使用有限元方法對電機(jī)性能進(jìn)行了分析。為了反映參數(shù)變化對電機(jī)性能的影響，從而為電機(jī)的設(shè)計提供指導(dǎo)，我們還用場路耦合的解析算法對電機(jī)性能進(jìn)行了分析。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對永磁電機(jī)中的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了研究，并針對樣機(jī)提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱方法，然后使用三維有限元的方式對所提出的方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 @@ 根據(jù)EPS系統(tǒng)的工作原理，探討了助力電機(jī)的控制策略，并設(shè)計了帶傳感器的無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)。分別完成控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明基本達(dá)到了設(shè)計的目標(biāo)。 @@關(guān)鍵詞：EPS、無刷直流電機(jī)、電機(jī)設(shè)計與優(yōu)化、有限元、控制器設(shè)計
標(biāo)簽： EPS 汽車 無刷直流電動機(jī)
上傳時間： 2013-07-29
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無刷直流電機(jī)以體積小、重量輕、效率高、調(diào)速性能好、無換向火花及無勵磁損耗等諸多優(yōu)點(diǎn)被大量應(yīng)用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機(jī)床及機(jī)器人等領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高。可以預(yù)見，隨著永磁材料和電力電子器件價格進(jìn)一步的降低，無刷直流電機(jī)驅(qū)動理論的研究不斷深入，無刷直流電機(jī)的應(yīng)用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻(xiàn)資料，介紹了無刷直流電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動態(tài)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(diǎn)是不依賴于對象模型，利用制定的控制規(guī)則進(jìn)行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運(yùn)用Matlab/Simulink對控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真，其中速度環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)，為后面的實(shí)驗(yàn)提供了理論分析的基礎(chǔ)。 結(jié)合無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，利用電機(jī)內(nèi)部的霍爾元件檢測轉(zhuǎn)子位置。根據(jù)模糊控制器的設(shè)計方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設(shè)計了整流電路、逆變電路、驅(qū)動電路、調(diào)理及保護(hù)電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語言和匯編語言進(jìn)行了混合編程，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置信號的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)等功能。 通過對整個控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。相對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了無刷直流電機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計的正確性。最后對整個設(shè)計進(jìn)行了總結(jié)，對后續(xù)的工作給出了自己的見解。
標(biāo)簽： DSPF 2812 無刷直流電機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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無刷直流電動機(jī)利用電子換相器代替了直流電動機(jī)的機(jī)械電刷和換向器，不但具有直流電機(jī)的調(diào)速性能，而且體積小、效率高，在許多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。采用無位置傳感器控制技術(shù)，不但可以克服有位置傳感器的諸多弊端，而且還進(jìn)一步拓展了無刷直流電動機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。近些年來，無位置傳感器無刷直流電動機(jī)控制技術(shù)成為大家研究的熱點(diǎn)之一。 本課題緊扣研究熱點(diǎn)，以方波無刷直流電動機(jī)為控制對象，設(shè)計了一套無位置傳感器無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TMS320LF2407ADSP芯片作為控制核心，運(yùn)用反電動勢過零點(diǎn)檢測原理和預(yù)定位與升頻升壓相結(jié)合的啟動方法，實(shí)現(xiàn)無位置傳感器無刷直流電動機(jī)的控制。為了提高系統(tǒng)的調(diào)速性能，控制方法采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制。 首先，本文研究了無刷直流電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、性能、工作原理及數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型在Matlab/Simulink環(huán)境中建立無刷直流電動機(jī)的仿真模型。接著，給出了系統(tǒng)總體的設(shè)計方案，對控制系統(tǒng)設(shè)計中的幾個關(guān)鍵技術(shù)--反電動勢過零點(diǎn)及其相位補(bǔ)償原理、啟動、單神經(jīng)元PID轉(zhuǎn)速控制器以及PWM產(chǎn)生電路進(jìn)行了深入的研究。 然后，根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案和系統(tǒng)功能要求，進(jìn)行軟硬件設(shè)計。在硬件設(shè)計中，主要進(jìn)行了DSP最小系統(tǒng)、電流和轉(zhuǎn)子位置檢測電路、IR2130驅(qū)動電路等方面電路的設(shè)計。在軟件設(shè)計中，主要設(shè)計出了主程序和A/D中斷程序。其中，主程序包括DSP系統(tǒng)設(shè)置、變量初始化、電機(jī)正反轉(zhuǎn)選擇、電機(jī)啟動、速度計算及顯示等方面程序；A/D中斷程序包括反電動勢計算、換相時刻計算、電流轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)子程序等方面程序。 最后，經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電機(jī)啟動快速、穩(wěn)定，具有較寬的調(diào)速范圍。同時，該系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流電動機(jī)
上傳時間： 2013-07-08
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無刷直流電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高和轉(zhuǎn)動慣量小等優(yōu)點(diǎn)，另外它還具有和直流電機(jī)一樣的調(diào)速特性，而沒有直流電機(jī)復(fù)雜的機(jī)械換相設(shè)備，所以被廣泛應(yīng)用于伺服控制、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。因此，研究具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、控制精度高的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 直接轉(zhuǎn)矩控制是一種高性能的電機(jī)控制方法，它已經(jīng)成熟的應(yīng)用在感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)響應(yīng)特性。本文通過大量的文獻(xiàn)資料閱讀，對無刷直流電機(jī)及其相關(guān)技術(shù)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(chǔ)上，詳細(xì)分析了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并提出了一套相應(yīng)的直接轉(zhuǎn)矩控制方案，建立了仿真和試驗(yàn)平臺，進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究，獲得了有價值的研究成果。 本文的主要研究內(nèi)容包括： (1)詳細(xì)分析了無刷直流電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理和數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上闡述無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本控制機(jī)理，包括基于逆變器二二導(dǎo)通模式的空間電壓矢量的定義和針對無刷直流電機(jī)具有非正弦波反電動勢這一特點(diǎn)而推導(dǎo)的轉(zhuǎn)矩計算公式等。 (2)提出了一套無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的具體實(shí)施方案，并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真模型，對所提出的控制方案進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方案在理論上的可行性。 (3)在理論研究的基礎(chǔ)之上，設(shè)計研制了一套基于DSP+IPM的無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，編寫了控制程序軟件，進(jìn)行了無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的要求，證實(shí)了直接轉(zhuǎn)矩控制在改善無刷直流電機(jī)動態(tài)調(diào)速性能上的優(yōu)勢。 本論文開展了繼異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)之后對無刷直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的探索性研究工作。通過理論分析、計算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)得出了一些有意義的經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論，為課題的進(jìn)一步深入開展奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩控制
上傳時間： 2013-07-11
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高壓直流電源廣泛應(yīng)用于醫(yī)用X射線機(jī)，工業(yè)靜電除塵器等設(shè)備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動態(tài)性能差，這些缺點(diǎn)限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點(diǎn)，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢。本文對應(yīng)用在高輸出電壓大功率場合的開關(guān)電源進(jìn)行研究，對主電路拓?fù)洹⒖刂撇呗浴⒐に嚱Y(jié)構(gòu)等方面做出詳細(xì)討論，提出實(shí)現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù)，如漏感和分布電容，若直接應(yīng)用在PWM變換器中，漏感的存在會產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓?fù)洌梢岳酶邏鹤儔浩髦新└泻头植茧娙葑鳛橹C振元件，減少了元件的數(shù)量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對這兩種工作模式進(jìn)行詳細(xì)討論。針對CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導(dǎo)出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設(shè)計方法，可以保證所有開關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，減小電流應(yīng)力和開關(guān)頻率的變化范圍，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。基于該變換器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了分析與設(shè)計的正確性。 針對DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導(dǎo)出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎(chǔ)上對主電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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