利用定時器控制產(chǎn)生占空比可變的 PWM 波
上傳時間： 2013-07-01
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本文對直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)從理論到仿真進行了較為全面深入的研究，在詳細(xì)分析直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點和已有最大功率跟蹤算法的基礎(chǔ)上，確立了由梯形波永磁同步發(fā)電機、三相不可控整流橋、直流升壓電路、全橋逆變器構(gòu)成的并網(wǎng)主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了通過控制直流升壓電路的占空比，以使風(fēng)機獲得最大功率的跟蹤算法，同時增加速度估算控制方法，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 由直流升壓電路中儲能大電感的存在，迫使發(fā)電機的各相電流為梯形波，為了發(fā)電機輸出功率平穩(wěn)，減小系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動，則發(fā)電機的電動勢最好是梯形波。梯形波永磁同步發(fā)電機發(fā)出的三相電壓為梯形波，通過整流橋整流之后，獲得脈動較小的整流直流電壓，特別適合于大電感濾波，同時電磁轉(zhuǎn)矩脈動小，系統(tǒng)振動噪聲低。該電機可以和風(fēng)力機直接耦合，適用于大型低速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。三相不可控整流具有可靠性高，簡化硬件電路；直流變換電路可將整流后的直流電壓提升到逆變器所需的幅值基本恒定的直流電壓，經(jīng)逆變器逆變后并網(wǎng)。最大功率跟蹤算法的提出能夠使風(fēng)電系統(tǒng)快速跟蹤風(fēng)速的變化，維持最佳葉尖速比，捕獲最大風(fēng)能。 本文還利用仿真軟件MATLAB/Simulink平臺搭建了仿真模塊并進行了動態(tài)仿真，對所設(shè)計的最大功率跟蹤算法進行仿真分析。結(jié)果表明，該算法具有較快的系統(tǒng)響應(yīng)，速度估算器也能較快的跟蹤變化的實際轉(zhuǎn)速。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,變頻調(diào)速器的應(yīng)用越來越廣泛,它的顯著的節(jié)能效果和靈活多變的運行方式,給人們留下了深刻印象.但是由于變頻器價格昂貴,影響了它的普及及推廣應(yīng)用.如何在提高變頻器的性能的同時盡量降低其價格,是一個非常值得研究的問題.該文針對這一情況,并順應(yīng)當(dāng)前變頻器集成化、高頻化的發(fā)展趨勢,決定采用性能價格比很高的專用集成電路FSA4828和智能功率模塊(IPM)開發(fā)一臺低價格、高性能、具有實用價值的通用變頻調(diào)速器.它采用V/F控制方式,有多種控制運行功能和完善的保護措施,從而使其既有較好的運行性能,又有安全穩(wěn)定的運行狀態(tài),不會因各種故障而輕易損壞.同時,先進的人機接口使得參數(shù)的輸入和變頻器運行方式的改變極為方便,新型集成元件的采用也使得它的開發(fā)周期短,整機結(jié)構(gòu)簡潔,成本較低.該文詳細(xì)的分析、設(shè)計了該通用變頻器的硬件電路及控制程序,介紹了兩種最主要的集成元件:SA4828和IPM模塊PM25RSB120,以及它們在設(shè)計中的應(yīng)用.最后,該文還分析了硬件電路產(chǎn)生的干擾問題,并分別從硬件、軟件兩方面提出相應(yīng)的抗干擾措施.
標(biāo)簽： 變頻調(diào)速器
上傳時間： 2013-05-23
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該文研究了一種新型電壓空間矢量控制兩相逆變器—異步電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng),該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于小功率、寬調(diào)速運行的場合.該項研究完成兩相逆變器的設(shè)計,并組成了試驗用的兩相逆變器—異步電動機系統(tǒng).系統(tǒng)是一個轉(zhuǎn)速開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng),由單片機機控制電路、功率驅(qū)動電路、逆變器主電路、保護電路組成.論文通過對電機基本方程進行Kron變換和對稱分量變換,分別建立了系統(tǒng)完整的數(shù)學(xué)模型,編制了動態(tài)和穩(wěn)態(tài)仿真程序,并對系統(tǒng)進行了仿真,對系統(tǒng)的動態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能進行分析.相對于方波等其它供電方式的控制,采用電壓空間矢量技術(shù)在小功率兩相異步電動機的變頻調(diào)速控制上的應(yīng)用可使轉(zhuǎn)矩脈動減少,效率提高,具有一定的經(jīng)濟性和實用性.
上傳時間： 2013-08-01
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能量變換器是一種新型高壓發(fā)電機，采用高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜作為定子繞組，這種革新結(jié)構(gòu)使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網(wǎng)。因此，對能量變換器的運行進行系統(tǒng)地研究是極為必要的。本文針對能量變換器小值振蕩和穩(wěn)定性進行了深入地研究。 本文首先介紹了能量變換器的發(fā)展背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，詳盡分析了研究大型同步發(fā)電機和能量變換器穩(wěn)定性的意義。 然后，本文對能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行進行了分析，建立了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行時的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定功率特性和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限的表達式。并分析了勵磁調(diào)節(jié)對能量變換器靜態(tài)功率特性的影響，應(yīng)用對比研究的方法，證明了能量變換器的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限都比傳統(tǒng)同步發(fā)電機高。 本文同時結(jié)合能量變換器樣機參數(shù)，系統(tǒng)分析了其穩(wěn)態(tài)小值振蕩的物理過程，推導(dǎo)了能量變換器小值振蕩時的整步轉(zhuǎn)矩系數(shù)、阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)和電流、轉(zhuǎn)矩、電磁功率各微變量的表達式，并通過仿真分析，歸納出了不計定子電阻和線路阻抗時能量變換器相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。此外，本文對考慮勵磁調(diào)節(jié)作用時小值振蕩各微變量的變化進行了仿真研究，給出了此狀態(tài)下相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。 最后，本文對能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的物理過程進行了分析，繪制了能量變換器正常運行和故障運行時的電氣圖與等值電路，結(jié)合等值電路推導(dǎo)了能量變換器相應(yīng)故障狀態(tài)下的功率表達式，并通過仿真分析與對比研究，給出了能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的極限切除時間，得到了能量變換器的動態(tài)穩(wěn)定極限。 本文所得結(jié)論對能量變換器合理可靠的設(shè)計及運行提供了依據(jù)，具有一定的理論意義和實用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著新型電力電子器件的不斷涌現(xiàn)和計算技術(shù)的不斷發(fā)展,高性能的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用.而高壓變頻調(diào)速是近幾年剛剛開始應(yīng)用的一種高新技術(shù),不僅解決了大功率風(fēng)機、水泵的軟起動和調(diào)速問題,而且節(jié)能顯著,具有較大的應(yīng)用市場和廣闊的發(fā)展空間.該文首先對高壓變頻調(diào)速存在的對電網(wǎng)、電機和用電設(shè)備產(chǎn)生電磁污染的問題進行認(rèn)真的分析,并針對高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)存在的問題,根據(jù)增加電壓矢量種類,能降低高壓交流電輸出諧波的原理,采用了功率單元串聯(lián)的方法,設(shè)計出一種適用于風(fēng)機和水泵調(diào)速的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高壓變頻器,供給普通異步電動機做調(diào)速驅(qū)動.測試結(jié)果表明,這種新型變頻器的輸出電壓波形符合實際的要求,解決了由于高壓變頻調(diào)速由于輸出諧波引起的電磁污染問題.該變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,主控制器的計算繁瑣、數(shù)據(jù)傳輸量大和控制難度高.為了得到良好的控制性能,該文結(jié)合同類產(chǎn)品,設(shè)計出以雙DSP(TM320F240)為核心的主控制器和系統(tǒng)總控制結(jié)構(gòu),同時給出了控制系統(tǒng)的軟件流程圖.最后,舉例說明功率單元串聯(lián)的新型高壓變頻器在風(fēng)機上應(yīng)用,論證了該高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和社會效益以及廣闊的應(yīng)用前景.
上傳時間： 2013-07-26
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超聲波電機(Ultrasonic Motor,簡稱USM)是近二十年來發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動裝置,該電機不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機,它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動或直線運動.這種電機的具有響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、低轉(zhuǎn)速、大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點,在微型機械、機器人、精密儀器、家用電器、航空航天、汽車等方面有著廣泛的應(yīng)用前景.隨著超聲波電機的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,對超聲波電機的驅(qū)動和控制技術(shù)的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驅(qū)動電源和簡單而又實用的控制技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點.該文對于單一的定位控制,研究一種簡單且控制精度高的控制算法,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機樣機,實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,另對基于高性能DSP的驅(qū)動電源進行了初步的探討和研究,研制了通用性較高的驅(qū)動電源.該文開展的主要研究工作和取得的成果如下:1.簡要地介紹了超聲波電機的原理、發(fā)展歷史和特點,重點分析了超聲波電機驅(qū)動電源和定位控制的研究進展和存在的問題,從而引出該碩士論文的研究意義和主要內(nèi)容.2.從理論和實驗上揭示這種電機具有的高分辨率和步進特性實質(zhì),提出了利用此特性實現(xiàn)高精度的定位控制策略——步進定位法,并分析了影響其定位精度的因素,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機樣機,實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,并確定了相關(guān)控制參數(shù)的選擇準(zhǔn)則.3.簡要介紹了常用開關(guān)變換器結(jié)構(gòu),設(shè)計了以MOSFET為開關(guān)器件的半橋式逆變功率電路.介紹了高性能DSP(TMS320LF2407)為核心的控制信號發(fā)生電路和以UC3842為控制芯片的可調(diào)壓直流電源,結(jié)合控制電路和功率變換電路獲得了驅(qū)動超聲波電機所需兩項幅值、頻率、相位可調(diào)的交變方波,具有較高的通用性,為進一步開展運用較復(fù)雜控制策略的超聲波電機位置和速度伺服控制研究打下一定基礎(chǔ).
上傳時間： 2013-04-24
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永磁無刷直流電動機是一種先進的集電力電子變換器與永磁電機本體于一體的機電一體化系統(tǒng),它既具備交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便的一系列優(yōu)點,又具備直流電動機運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好的諸多特點.正是由于這些原因,自上世紀(jì)末起,逐漸形成永磁無刷直流電機的研究熱潮.在此背景下,本文以此為課題,對永磁無刷直流電機系統(tǒng)進行了一些理論分析和實踐應(yīng)用.本文首先在綜合國內(nèi)外有關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,分析了永磁無刷直流電機的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢,提出了目前存在的一些問題.介紹了永磁無刷直流電機的結(jié)構(gòu)和運行原理,推導(dǎo)出永磁無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型.針對永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩脈動,本文詳細(xì)分析了各種調(diào)制斬波方式對注入電機電流以及轉(zhuǎn)矩脈動的影響,比較分析各種斬波方式下系統(tǒng)運行情況,提出一種有利于減少轉(zhuǎn)矩波動的斬波方式.同時,本文還提出了一種回饋制動的方式,進一步提升系統(tǒng)性能,節(jié)約能源.在大型永磁電機磁極設(shè)計中,通常采用多塊磁鋼來組成勵磁磁極.考慮到磁鋼本體的分散性和加工誤差,本文從工程實際應(yīng)用出發(fā),提出了一種磁鋼優(yōu)化配置方法,保證每個磁極中各段磁鋼產(chǎn)生的合成磁密幅值接近相等且通量均衡,從電機本體設(shè)計角度上提高系統(tǒng)性能.本文在理論分析基礎(chǔ)上,以單片機和功率智能模塊為硬件平臺,實現(xiàn)了一套多相永磁無刷直流電機系統(tǒng).針對理論分析,進行了各種方案的比較分析,經(jīng)過試驗結(jié)果和仿真分析結(jié)果,進一步支持了論證了理論分析正確性和實用性.同時,對于實際應(yīng)用中的一些問題,本文也做了一些工作,提出一些分析和改進.
上傳時間： 2013-08-04
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變電站是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟運行。一個變電站運行情況的優(yōu)劣，在很大程度上取決于其二次設(shè)備的工作性能。現(xiàn)在的變電站有三種運行模式：一種是常規(guī)變電站，一種是部分實現(xiàn)微機管理、具有一定自動化水平的變電站，再有一種是實現(xiàn)無人值班、全面微機化的綜合自動化變電站。在常規(guī)變電站中，其繼電保護、中央信號系統(tǒng)、變送器、遠(yuǎn)動及故障錄波裝置等所有二次設(shè)備都是采用傳統(tǒng)的分立式設(shè)備，而且站內(nèi)配備大量控制、保護、記錄用屏盤。使裝備設(shè)置復(fù)雜，占地面積大，日常維護管理工作繁重。這種常規(guī)變電站的一個致命弱點是不具備自診斷能力，對二次系統(tǒng)本身的故障無法監(jiān)測。因此，這種常規(guī)變電站已逐漸被淘汰。 要提高變電站運行的可靠性及經(jīng)濟性，一個最有效的方法就是提高變電站運行管理的自動化水平，實現(xiàn)變電站的綜合自動化，以微機化的新型二次設(shè)備取代傳統(tǒng)使用的分立式設(shè)備。開發(fā)集保護、控制、監(jiān)測及遠(yuǎn)動等功能為一體的新型設(shè)備，并實現(xiàn)設(shè)備共享、信息資源共享，使變電站設(shè)計簡捷、布局緊湊，運行更加可靠安全。 隨著微型計算機技術(shù)、集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，原來越多的新技術(shù)和新產(chǎn)品應(yīng)用到變電站的二次設(shè)備中去，使變電站的二次設(shè)備得到不斷的更新?lián)Q代。該項研究把一種新型的低壓電能量測量芯片與高性能的數(shù)字信號處理器(DSP)結(jié)合起來，利用DSP體積小、功能強、功耗低、速度快、性價比高等優(yōu)點，設(shè)計出新型的變電站線路測控單元，實現(xiàn)對高壓線路的測量、監(jiān)視和控制，這種新型的二次設(shè)備比傳統(tǒng)的二次設(shè)備具有更高的精度和更快的相應(yīng)速度。 與此同時，網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)的發(fā)展，也使變電站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，由原來的集中控制型逐步過渡到功能分散、模塊化的分散網(wǎng)絡(luò)型，通過現(xiàn)場總線，使主控室和現(xiàn)場之間的聯(lián)系變成了串行通信聯(lián)系，從而提高的系統(tǒng)的可靠性和可維護性。CAN總線應(yīng)用于變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中，組成變電站的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力和容錯能力。 該文就以上的兩個方面進行研究和設(shè)計，主要內(nèi)容包括：一是在簡單介紹新型電能測量芯片和DSP的基本知識的基礎(chǔ)上，提出了一個變電站測控單元的設(shè)計方案，并從從硬件和軟件兩個方面進行了詳細(xì)的介紹，主要部分是對測量模塊的設(shè)計；二是系統(tǒng)的通信接口模塊設(shè)計，從硬件和軟件方面詳細(xì)的介紹了通信模塊的三種不同的通信接口的設(shè)計，分別是RS-232串行通信、RS-485總線通信、CAN總線通信；三是在分析現(xiàn)代測控系統(tǒng)發(fā)展歷史，指出了現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)的優(yōu)越性；四是設(shè)計出的測控系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上，利用CAN現(xiàn)場總線構(gòu)建變電站的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。 該文提出的方案、技術(shù)以及結(jié)論對于變電站監(jiān)控系統(tǒng)和自綜合動化系統(tǒng)的研究開發(fā)、工程設(shè)計都具有實際的參考意義。
上傳時間： 2013-04-24
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傳統(tǒng)的直流電機一直在電機驅(qū)動系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于其本身固有的機械換向器和電刷導(dǎo)致電機容量有限、噪音大和可靠性不高，因而迫使人們探索低噪音、高效率并且大容量的驅(qū)動電機。隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而成熟起來的直流無刷電機具有體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特點，從而使其極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機成為電機驅(qū)動系統(tǒng)的主流。 模糊控制器具有魯棒性好、抗干擾能力強的優(yōu)點。論文提出了基于轉(zhuǎn)速環(huán)模糊邏輯控制理論的直流無刷電機的控制系統(tǒng)設(shè)計方案，保證了伺服控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動態(tài)特性，因而滿足更多應(yīng)用場合的需要。 論文具體包括以下幾個部分工作： 首先，從電機本體和控制角度出發(fā)，闡述了直流無刷電機在實際應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵性問題：電磁轉(zhuǎn)矩脈動。詳細(xì)分析了電磁轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的各種原因，特別是分析了相電流換向所產(chǎn)生的紋波轉(zhuǎn)矩脈動。 其次，本文對無刷直流電動機的工作原理進行了詳盡的分析，建立了三相無刷直流電動機的數(shù)學(xué)模型。并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相無刷直流電動機的控制系統(tǒng)仿真模型。仿真模型采樣的是電機控制系統(tǒng)中常用的雙環(huán)系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)控制)。為了提高系統(tǒng)的靜動態(tài)特性，轉(zhuǎn)速外環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)器，電流內(nèi)環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)子位置通過直流無刷電機感應(yīng)電勢檢測，仿真結(jié)果表明了該仿真模型控制系統(tǒng)與理論分析完全吻合，從而證明了模型的有效性。 然后，初步設(shè)計了伺服系統(tǒng)的實驗圖。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407數(shù)字信號處理器(DSP)作為整個控制電路的核心芯片，一臺40w的直流無刷電機作為被控對象，完成了伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制。 最后，對未來的工作給予了展望，并對全文的內(nèi)容進行了總結(jié)。
標(biāo)簽： DSP 直流無刷電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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