本文首先介紹無刷直流電機(jī)原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真模型，并對各個仿真模塊進(jìn)行了分析。設(shè)計了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路。該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機(jī)為核心，功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個組成部分，給出了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施。針對雙閉環(huán)無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，深入研究了基于串級PI控制的控制策略，給出了參數(shù)選擇方法，并進(jìn)行了仿真分析。根據(jù)所設(shè)計的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應(yīng)用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實現(xiàn)模塊，包括啟動按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應(yīng)用層程序調(diào)用物理層程序模塊，通過一定的算法邏輯，實現(xiàn)整個系統(tǒng)軟件的功能。最后對無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。給出了系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓、速度和電流等信號的實測波形，并進(jìn)行了分析。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)到預(yù)期的效果。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 控制研究 調(diào)速
上傳時間： 2013-07-11
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晶閘管控制電抗器(TCR)型靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC)由于其對快速波動負(fù)荷補(bǔ)償?shù)牧己眯Ч蔀榻陙頍o功補(bǔ)償?shù)臒狳c。本文對SVC的各種裝置進(jìn)行了介紹，研究了TCR型SVC的原理和控制方法，特別分析了12脈波TCR的諧波特性；引入了基于三角波調(diào)制的無功電流檢測方法，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了以AVR單片機(jī)為核心的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置控制器。在控制器硬件電路的基礎(chǔ)上，利用C語言進(jìn)行軟件編程實現(xiàn)了控制器對裝置的自動控制。通過變電站的現(xiàn)場實驗證明控制器能夠準(zhǔn)確、快速、可靠的控制TCR實現(xiàn)對波動負(fù)荷的快速補(bǔ)償。
上傳時間： 2013-08-03
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隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,人們對電能變換的控制能力日益提高.但這些非線性裝置所產(chǎn)生的無功和諧波污染也給電網(wǎng)帶來越來越嚴(yán)重的危害.研究有源電力濾波器以補(bǔ)償電力電子裝置所引起的無功和諧波污染已成為電力電子應(yīng)用技術(shù)中的一個重大研究課題. 本文主要研究一種基于DSP控制的運(yùn)用于高壓電力系統(tǒng)的新型大容量補(bǔ)償裝置,它結(jié)合了有源濾波器(APF)和靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器(SVG),的優(yōu)點,在抑制電網(wǎng)諧波的同時進(jìn)行無功補(bǔ)償. 傳統(tǒng)補(bǔ)償裝置主要采用模擬控制.但模擬控制存在電路復(fù)雜、控制性能差、易受環(huán)境干擾等缺點.本文提出以TI公司TMS320LF2407高速處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng).更重要的是,該補(bǔ)償裝置使用的電抗和電容元件比傳統(tǒng)SVC中的電抗器和電容元件小.大大縮小了裝置的體積和成本. 另外,由于補(bǔ)償裝置中IGBT模塊的額定工作電壓的限制,若要將其運(yùn)用于高壓系統(tǒng)需要連接特殊的升壓變壓器,成本較高.如果能夠借助一些輔助的外電路解決功率器件串聯(lián)工作時的均壓問題,那么就可以省去升壓變壓器的投資,降低了成本.這也是本文的一個研究方向. 本文首先回顧了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展情況,然后闡述了有源濾波和無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟砗完P(guān)鍵技術(shù).在此基礎(chǔ)上,討論了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補(bǔ)償裝置的硬件設(shè)計及軟件開發(fā).最后,使用Matlab對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真并進(jìn)行了實驗驗證.
標(biāo)簽： DSP 控制 電力系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-09
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隨著世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，每個國家都投入了極大的熱情開發(fā)新型節(jié)能型產(chǎn)品，而且整個社會的節(jié)能意識越來越高。我國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)能問題受整個社會關(guān)注的程度越來越高。 我國傳統(tǒng)螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動部分采用異步電機(jī)加變速箱，長期以來存在“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)展勢頭，已廣泛用于社會生活的方方面面，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)計了應(yīng)用于油田螺桿泵的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。通過大量的資料和文獻(xiàn)閱讀，首先從無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理開始介紹，在建立無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，對整個控制系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)說明，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)計方案完成的6.5KW無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)成功在油田上試運(yùn)行，通過大量的負(fù)載試驗和井上運(yùn)行試驗驗證了該系統(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 無刷直流電機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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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)展起來的，具有先進(jìn)性、新穎性和實用性的特點。它是以交流電動機(jī)的雙軸理論為依據(jù)，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個直流分量：一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶恐睾希Q為勵磁電流分量；另一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶看怪保Q為轉(zhuǎn)矩電流分量。通過控制定子電流矢量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的位置及大小，即可控制勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的大小，實現(xiàn)像直流電動機(jī)那樣對磁場和轉(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現(xiàn)方法，從而建立了異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。對于矢量控制，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。同時在進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)變換以后，得到了間接磁場定向型變頻調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制圖，并結(jié)合TMS320LF2407ADSP完成了具體的實現(xiàn)方法，根據(jù)矢量控制的基本原理，設(shè)計了一種基于DSP和FPGA的SVPWM冗余系統(tǒng)。 在硬件方面，以TMS320LF2407ADSP和EP1C12Q240FPGA為控制器，兩者之間通過雙口RAMIDT7130完成數(shù)據(jù)的交換，并能在一方失控時另一方立即產(chǎn)生SVPWM波形。同時完成無線遙控、速度給定、數(shù)據(jù)顯示以及電流、速度檢測和保護(hù)等功能，也對變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路、電源電路、FPGA配置電路、無線遙控電路、LCD顯示電路、保護(hù)電路、電流和轉(zhuǎn)速檢測電路作了簡單的介紹。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語言進(jìn)行了編程。用硬件描述語言Verilog對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，并實現(xiàn)了對電機(jī)的高性能控制。
上傳時間： 2013-07-09
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能源和環(huán)境的雙重壓力、電子技術(shù)與控制理論的飛速發(fā)展使得柴油機(jī)控制能夠采用電子控制技術(shù)，并成為柴油機(jī)控制的研究熱點。本文針對我國內(nèi)燃機(jī)車牽引用的柴油機(jī)(12V240ZJ6E)，主要研究其電控單體泵的電子控制技術(shù)。實現(xiàn)了電控單體泵在實驗臺上的電子控制，為最終降低內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)在輕載工況下的燃油消耗率并改善其排放打下基礎(chǔ)。在以下三方面展開研究工作： 首先，根據(jù)柴油機(jī)的燃油噴射原理，深入研究高壓燃油在泵-管-嘴系統(tǒng)中的傳遞規(guī)律，分析燃油噴射系統(tǒng)的各種電子控制方式，結(jié)合我國內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)改造的現(xiàn)狀并參考國內(nèi)外應(yīng)用實例，確定采用“電控單體泵系統(tǒng)”方案。針對性地分析電控單體泵的特性，總結(jié)出電控單體泵的控制規(guī)律。 其次，設(shè)計電控單體泵的高速大流量電磁閥驅(qū)動模塊，其性能直接影響電磁閥的響應(yīng)特性。通過計算和試驗對比的方法獲得不同驅(qū)動電壓、不同續(xù)流回路情況時的動態(tài)響應(yīng)，找出最優(yōu)電路參數(shù)和控制參數(shù)。用于多缸柴油機(jī)的驅(qū)動模塊可以修正各單體泵噴油特性的差異。 第三，設(shè)計凸輪軸轉(zhuǎn)速的測量模塊。采集安裝于凸輪軸上的測速齒輪的脈沖信號，計算凸輪軸的瞬時轉(zhuǎn)速和相位，并對瞬時轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)測，為查找脈譜表以確定噴油定時和噴油量奠定基礎(chǔ)。凸輪軸轉(zhuǎn)速的預(yù)測方法為“相鄰區(qū)間+自適應(yīng)參數(shù)修正”。 最后，設(shè)計控制電路，以數(shù)字信號處理器為主控芯片。在數(shù)字信號處理器中完成柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速測量和電磁閥驅(qū)動脈沖生成。由于內(nèi)燃機(jī)車上的電磁環(huán)境比較惡劣，采用了抗干擾措施。 通過上述工作，掌握了電控單體泵系統(tǒng)的基本特性，完成了電子控制單元主要電路的設(shè)計，并實現(xiàn)凸輪軸的測速和電磁閥的控制。電子控制單元在電控單體泵試驗臺上進(jìn)行了試驗。結(jié)果表明，測速準(zhǔn)確、電磁閥驅(qū)動及其控制方式合理，為后續(xù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 內(nèi)燃機(jī) 車用 柴油機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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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，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，分析了實驗結(jié)果，并提出了對本系統(tǒng)的總結(jié)和展望。 實驗表明，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，為后續(xù)的研究工作提供了實驗基礎(chǔ)和借鑒。
上傳時間： 2013-05-25
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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、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點至今仍被廣泛采用。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)。仿真和實驗結(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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矢量控制一直是電機(jī)控制領(lǐng)域的熱門話題。本文以異步電機(jī)為研究對象，以矢量控制的解耦思想為基礎(chǔ)，采用自動控制的有關(guān)方法，對矢量控制進(jìn)行了探討，著重研究了矢量控制系統(tǒng)中控制器的設(shè)計。 @@ 本文對矢量控制和自動控制的相關(guān)理論進(jìn)行了簡單的介紹，包括矢量控制的原理、坐標(biāo)變換、控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)等。按照矢量控制的解耦思想將耦合的交流電機(jī)模擬為解耦的直流電機(jī)進(jìn)行控制，解耦后的交流電機(jī)可對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)速進(jìn)行獨立控制。在設(shè)計磁鏈控制器和速度控制器時，通過使用自動控制的相關(guān)原理，使得轉(zhuǎn)子磁鏈和電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到了預(yù)期的性能要求。本文使用的設(shè)計方法是先在連續(xù)域下設(shè)計控制器，然后將其離散化為數(shù)字控制器，并對連續(xù)域下的控制器和離散域下的控制器進(jìn)行了仿真和比較。電機(jī)轉(zhuǎn)速是本文的一個重要參數(shù)，文中專門設(shè)計了轉(zhuǎn)速實驗，并對測量結(jié)果進(jìn)行了誤差分析。最后，對本文設(shè)計方法的不足之處進(jìn)行了簡單的說明，也給出了對應(yīng)的改善方法。 @@ 仿真表明，本文設(shè)計的矢量控制系統(tǒng)達(dá)到了良好的控制效果。 @@關(guān)鍵字：矢量控制、磁鏈調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 分 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-17
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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，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，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。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)實驗，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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