电动摩托车具有零排放、低噪声等优点,是真正的绿色环保轻型交通工具,它以方便j快捷等特点被越来越多的人们所接受,成为大中城市公共交通的理想补充。而无刷直流电动机以其控制简单、可靠性高、输出转矩大等优点,被大量地用作电动摩托车驱动电机。本文主要研究基于AVR单片机的电动摩托车控制技术。 首先,分析了电动摩托车的发展趋势,以及无刷直流电动机能在电动摩托车驱动领域得到广泛应用的原因,并探讨了电动摩托车无刷直流驱动电机的控制方法。 其次,在分析无刷直流电动机工作原理的基础上,构造了无刷直流电动机的数学模型,确立了通过PWM调节改变电枢电压的大小来调节转速的控制策略。 第三,采用ATMEL公司的ATmega88单片机为控制核心,设计了包括电流检测与保护、位置信号检测、功率开关管驱动、电源转换和电压采样与欠压保护等一系列硬件电路,充分利用了ATmega88单片机成本低、功能丰富、运算能力强等优点,简化了控制电路,提高了控制系统的可靠性,降低了控制成本。 第四,采用C语言编写了控制程序,完善了控制功能,实现了软、硬件控制方法的结合。使用ICC-AVR集成开发环境和SL-ISP在线编程,降低了开发成本;采用模块化设计方法设计控制程序,提高了程序的可维护性。完成的功能模块主要包括启动与换相模块、电动机转速调节模块、过电流与堵转保护模块、欠电压保护模块和定速巡航模块等。 最后,对开发的控制系统进行了调试,并对实验结果进行了分析。结果表明,控制系统运行可靠、实时性好,证明ATmega88单片机适合用作电动摩托车驱动电机的控制芯片。
上传时间: 2013-05-20
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随着电力电子技术、微处理器技术以及新的电机控制技术的发展,交流调速性能日益提高。变频调速技术的出现使交流调速系统有取代直流调速系统的趋势。但是国民经济的快速发展要求交流变频调速系统具有更高的调速精度、更大的调速范围和更快的响应速度,一般的通用变频器已经不能满足工业应用的需求,而交流电机矢量控制调速系统能够很好的满足这个要求。矢量控制(Field Oriented Control),能够实现交流电机电磁转矩的快速控制,本文对三相交流异步电机的矢量控制系统进行了研究和分析,以高性能数字信号处理器为硬件平台设计了基于DSP的三相交流异步电机的矢量控制系统,并分析了逆变器死区效应的产生,实现了逆变器死区的补偿。 本文介绍了交流调速及其相关技术的发展,变频调速的方案以及国内外对矢量控制的研究状况。以三相交流异步电机在三相静止坐标系下的数学模型为基础,通过Clarke变换和Parke变换得到三相交流异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型,并利用转子磁场定向的方法,对该模型进行分析,设计了转子磁链观测器,以实现交流电机电流量的有效解耦,得到定子电流的转矩分量和励磁分量。仿照直流电机的控制方法,设计了矢量控制算法的电流与速度双闭环控制系统。设计了以TMS320LF2407A为主控制器的硬件平台,在此基础上实现了矢量控制算法,论述了电压空间矢量调制(SVPWM)的原理和方法,并对其进行了改进。最后对逆变器的死区进行了补偿。 实验表明基于转子磁场定向的矢量控制(FOC)系统,结构简单,电流解耦方便,动态性能好,精度较高,能够基本满足现代交流电机控制系统的转矩和速度要求。
上传时间: 2013-05-24
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随着现代化工业生产的不断发展,更高的调速精度、更大的调速范围和更快的响应速度成为永磁同步电机调速系统的迫切要求,数字化控制系统正代表着这一发展方向。高性能数字信号处理器(控制器)的出现、电机控制理论以及电力电子器件的发展都为数字化控制的实现创造了条件。本文采用Microchip公司专用于电机控制的dsPIC30F3011型数字信号控制器(DSC)为核心,开发了用于电梯门机控制的数字化永磁同步电机矢量控制系统,并在硬件实验平台上获得了验证。 本文首先在永磁同步电机数学模型的分析基础上,深入的研究了永磁同步电机的矢量控制的原理和常用控制策略。接着,经过比较各种矢量控制策略的优缺点,确定了i<,d>=0的控制策略和空间矢量脉宽调制(SVPWM)的电压调制方法。文中对空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理及实现方法进行了详细的阐述,并在此基础上提出利用查表实现SVPWM控制的算法。然后,论文详细论述了控制电路各部分及外围辅助电路的设计和调试。软件开发均在Microchip的MPLAB IDE集成开发环境下完成,软件采用C语言编写,实现了带位置传感器的速度闭环和位置闭环矢量控制,并给出了系统主程序及定时中断服务程序的流程图。永磁同步电机矢量控制的主要控制策略如转子初始位置检测、速度采样计算及PI调节、SVPWM查表实现方法等都在定时中断服务程序中完成。最后在硬件平台上,对软件进行系统调试,试验表明本矢量控制系统能够有效满足电梯门机的控制需求,从而证明了系统设计的可行性。 在论文的最后,对全文的工作做了总结,并提出了系统需要进一步完善的地方。
上传时间: 2013-06-27
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近年来,随着人们生活的改善,机动车辆得到迅速发展,其排放的尾气己造成城市空气严重污染,一些城市相继制定法规限制摩托车和燃油助力车的使用来保护环境。于是发展绿色交通工具已成为一个重要的课题。电动车具有轻便、无污染、低噪音和价格低廉的特点,成为比较理想的交通工具。开关磁阻电机的结构简单、控制灵活、可靠性高、能在较宽的速度范围内高效运行、而且坚固耐用,适合于在恶劣条件下应用等特点决定了其非常适合于车辆负载。 本文主要研究四相8/6极开关磁阻电机传动系统在两轮电动车中的应用,设计了以AVR单片机为主控芯片的电动车控制器。1.根据开关磁阻电机的结构和工作原理,建立了SR 电机的数学模型,分析并确定了开关磁阻电机的位置信号检测方法,制定了该系统使用的控制策略:采用转速外环、电流内环的双闭环控制,通过AVR单片机片内定时器/计时器T/C2输出的PWM斩波调压间接地调节电流以控制电机的转速。2.以AVR单片机为核心,设计了开关磁阻电机控制系统的各硬件电路,主要有电源转换电路和电压采样电路、系统功率电路及MOSFET驱动电路、位置信号检测电路和电流检测与保护电路。3.在硬件电路的基础上设计了系统的控制软件,并对电动车的刹车、过流保护、欠压保护和定速巡航等功能加以改善和提高。最后对所开发的系统进行了调试,通过实验得到的速度电流波形证实了该控制器的可行性。
上传时间: 2013-07-25
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本课题的研究工作主要围绕机床用永磁交流伺服电动机设计展开,所做的主要工作包括以下几个部分: 首先,钕铁硼永磁材料导电率较高、耐热性能较差,当电机气隙磁场谐波含量较大时,永磁体中就会感应出涡流形成涡流损耗导致永磁体发热。因此,有必要对转子永磁体内的涡流进行计算和分析。本文分析了永磁同步电动机转子永磁体内涡流产生的原因,建立涡流的数学模型并推导出永磁体涡流损耗的计算公式。用ANSOFT有限元软件建立电动机的物理模型进行电磁场求解,结合路的计算公式算出永磁体的涡流损耗。 其次,运行平稳性是伺服电动机的一项重要的性能指标,而转矩波动的大小直接影响运行平稳性。本文分析了机床用永磁交流伺服电动机转矩波动产生的原因,运用转矩波动计算公式结合ANSOFT有限元软件,计算比较相同功率、相同极数不同槽数时,电动机的转矩波动情况。通过比较计算出的转矩波动百分比的大小,选择所设计电动机的极槽配合,以提高机床用永磁交流伺服电动机的运行性能。 最后,完成机床用永磁交流伺服电动机基本结构尺寸以及电磁参数的选取,利用有限元软件,分析计算气隙长度变化对失步转矩倍数和永磁体用量的影响,以及永磁体宽度对气隙磁密波形的影响,以此合理选择气隙长度和永磁体的宽度,使电动机的性能更优良。在上述研究的基础上,本文设计了一台0.9kW,8极36槽的机床用永磁交流伺服电动机样机,并对其性能进行了测试,测试结果表明,电机的性能指标达到了预期的要求,证明了电机设计过程理论分析计算的正确性。
上传时间: 2013-06-13
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随着电机在工业、农业等领域的广泛应用,如何测试、分析和抑制电机振动和噪声,越来越受到人们的广泛关注。虚拟仪器技术,相比于传统仪器拥有性能高、扩展性强等优点,在工程测试等领域得到越来越广泛的应用。因此,结合虚拟仪器技术,建立电机噪声和振动的测试分析系统是一种可行的解决途径。 本文将虚拟仪器技术应用于电机的噪声和振动问题,建立了基于虚拟仪器的电机噪声振动测试分析系统。全文主要研究工作分为三部分:前两部分分别研究了系统的硬件和软件组成,建立了完整的硬件和软件系统;第三部分进行了噪声振动实验研究,验证了系统的正确性和有效性。本文的主要研究内容如下: 1.硬件部分。探讨了系统的硬件组成,建立了以传感器、信号调理电路和数据采集卡为核心的测试系统。系统硬件部分是正确采集电机噪声和振动信号的关键,是测试分析的基础。 2.软件部分。用LabVIEw虚拟仪器编程语言完成了软件部分的设计,实现了信号采集、显示、处理、诊断、打印报告等一系列功能。针对电机噪声振动的复杂性,建立了以快速傅里叶变换、功率谱函数分析、分数倍频谱分析、小波分析等信号处理方法为核心的信号分析处理功能,并用最小二乘支持向量机实现了电机故障诊断功能。 3.实验研究。实验验证了系统的信号采集、信号分析和故障诊断的正确性。构造三类电机故障,实验研究了采用最小二乘支持向量机进行故障诊断的有效性。 在总结全文的基础上,提出了该电机噪声和振动测试分析系统有待深入研究的若干问题。
上传时间: 2013-07-22
上传用户:hainan_256
随着无刷直流电机在工业控制和家用电器等领域中的应用越来越广泛,其传统的带位置传感器无刷直流电机控制呈现出越来越多的局限性,由此,无位置传感器控制便应运而生,特别是“反电势”法无位置传感器控制逐渐受到了人们的青睐,并成为无刷直流电机控制系统的研究热点及发展主流。 论文在详细介绍了无刷直流电机的运行原理及数学模型的基础上,对反电势过零检测法无位置传感器控制的原理以及过零检测电路的设计进行了详细的分析和研究。由于在零速或低速时电机反电势为零或很小,基于反电势的控制方法都需要特殊的起动技术,本文在分析常有起动方法的优缺点的基础上,提出了一种新的起动方法一转子位置闭环起动法,该起动方法包括转子零初始位置检测、转子位置闭环加速以及切换至反电势法运行三个步骤,并通过仿真和实验证明,与传统的三段式起动方法相比,该起动方法具有更优良的起动性能。同时,本文还对反电势法无位置传感器控制的检测误差及干扰影响进行了系统的理论分析,并提出了相应的误差补偿及干扰抑制措施。 最后,确立了以MC56F805为核心的无刷直流电机无位置传感器控制系统的硬件系统,搭建了相应的硬件实验平台。在Codewarrior集成开发环境下完成了整个无刷直流电机无位置传感器控制系统的软件设计。实验证明,所研制的试验软硬件平台能很好地完成无刷直流电机无位置传感器控制功能,控制系统结构简单、响应快速、可靠性高。
上传时间: 2013-07-21
上传用户:小眼睛LSL
电气驱动系统是电动汽车的心脏,主要由驱动电机、功率变换器和控制器等三个子系统构成。本文以TI公司的TMS320LF2407A为系统控制核心,富士公司的IPM模块为逆变器开关器件,运用空间矢量技术,设计了异步电机变频调速控制系统。 论文在异步电机数学模型基础之上,分析了转速闭环转差频率控制系统以及矢量控制系统的控制策略和实现方法;为了给控制系统提供电源,论文设计了使用UC3843作为控制核心的反激型开关稳压电源,介绍了UC3843以及电源电路的工作原理及设计;论文详细设计了控制系统的主电路、控制电路以及保护和告警电路;针对电动汽车电机控制器运行环境复杂,处在大量的干扰中,论文从电路板PCB的设计以及控制器机箱内部布局布线等方面充分考虑了其电磁兼容性;根据现场调试的经验,在实验室中使用磁粉制动器模拟电机负载搭建了异步电机试验台,实验结果表明了控制系统具有良好的调速性能和较宽的调速范围。
上传时间: 2013-04-24
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本文对燃料电池车用DC/DC变换器的基本原理以及控制策略进行了较为详尽的分析和讨论,对基于ARM的DC/DC变换器控制系统的软硬件设计作了较为详尽的论述,对控制系统的电磁兼容作了详细的研究并给出了提高电磁兼容能力的措施。本文介绍了本课题研究的背景,燃料电池电动汽车的特性和研究的目的与意义并分析了大功率DC/DC变换器主电路的拓扑结构、工作原理和电磁兼容环境。在此基础上,从控制电路的最小系统、检测系统、脉冲发生系统以及驱动电路、CAN通讯电路等方面重点讨论了DC/DC变换器控制系统的硬件设计以及驱动电路的设计。本文在DC/DC变换器电感电流连续状态空间小信号数学模型的基础上,应用MATLAB软件对大功率DC/DC变换器单环控制系统进行了建模和仿真分析,给出了具有实际指导意义的结论,设计了基于ARM控制系统的软件结构并编写了相应的软件代码。此外,本文从硬件和软件两个方面重点讨论了控制系统的电磁兼容以及抗干扰措施。在系统硬件和软件基础上进行了功率试验并给出了试验结果以及今后改进的方向。
上传时间: 2013-05-28
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现代交流调速系统中,永磁同步电机(PMSM)由于其良好的性能,正得到越来越广泛地应用。永磁同步电机的控制策略有很多,不同的控制策略各有千秋。有的满足了高性能要求,但成本却很高;有的满足了硬件低成本要求,但软件算法非常复杂、或者性能不理想,等等。因此,针对实际的应用场合,开发出性能价格比优越的控制器系统是非常有价值的。 本课题就是基于此思想,兼顾硬件成本和软件可行性,运用低成本策略、较优的软件算法设计出双闭环控制器系统,在低成本传感器条件下实现了永磁同步电机正弦波驱动控制。 本文根据永磁同步电机磁场定向下的空间矢量数学模型,对其控制所需的位置、速度和电流参数展开分析。提出了基于离散位置信号进行位置预估的原理,并分析了复杂工况下位置信号的矫正问题。利用BLDC方式与SVPWM方式的转换,解决了肩动过程中永磁同步电机脉动和失步问题。分析了基于英飞凌XC164CM单片机系统直流侧电阻采样计算相电流原理。设计了基于英飞凌XC164CM单片机的控制系统,外围功率驱动电路以及过电流保护等电路。编制了基于离散位置信号的永磁同步电机电压空间矢量(SVPWM)控制策略的C语言程序,完成了软件和系统的调试。 最后,进行了一系列的实验论证,并取得了理想的效果。
上传时间: 2013-04-24
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