无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和高性能永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机。随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用,无位置传感器控制方法的优势越来越明显,特别是“反电势法”无刷直流电机控制方法已经发展成为最实用的无位置传感器控制方法。 论文在介绍常用的无位置传感器无刷直流电机控制方法的基础上,详细分析了“反电势法”无刷直流电机控制原理。深入研究了两种反电势过零检测方法,采用“直接反电势法”设计了反电势过零检测电路。该方法不需要引出电机中性点,通过选择PWM和导通控制策略,就能直接从电机端电压获得反电势过零点信号。它避免了开关高频调制产生的干扰,不需要对端电压进行滤波。建立了基于PSPICE软件的仿真模型并对其进行了仿真验证。以按摩椅用无刷直流电机为样机,设计了“直接反电势法”无刷直流电机控制系统的硬件电路,详细介绍了电路各个组成部分,同时给出了控制系统中所采用的软硬件抗干扰措施。 论文介绍了“直接反电势法”无刷直流电机控制常用的起动方法,深入讨论了“三段式”起动技术,对“三段式”起动技术中转子预定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析,并围绕“三段式”起动技术详细介绍了“直接反电势法”控制软件设计流程。 最后,通过实验验证了这种方法的可行性和正确性。
上传时间: 2013-05-24
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继电保护装置是保证电力系统安全稳定运行的重要装置之一,近几年来,随着变电站综合自动化技术的发展及其在全国变电站的推广,研究和开发集保护、测量、控制和通讯于一体的微机测控保护装置已成为各国电力部门的普遍要求。 本文首先对研究丌发的35kV线路微机测控保护装置的软硬件做了简述,介绍了本装置所采用的保护算法,并给出了保护的流程图和逻辑框图。随后介绍了我国变电站自动化通信系统中正在应用的几种常用电力远动规约,详细介绍了目前使用比较广泛的继电保护通信规约IEC 60870-5-103,对规约的应用层功能、链路传输规则、103规约三层参考模型及通讯帧格式进行了详细的分析,并给出了103规约在35kV线路微机测控保护装置上的实现,上位机软件基于Visual C++6.0编程,采用SQLServer作为数据库服务器软件。 最后,本文对装置进行了专业测试,测试结果表明,本装置能实现基本的保护功能以及实现遥控、遥信、遥测等通信功能,与传统微机保护装置相对比本装置具有测量精度高、动作迅速可靠、可以进行远程通信等优点。
上传时间: 2013-04-24
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与传统的径向磁通圆柱式电机相比,轴向磁通的盘式无铁心永磁同步电机有着许多明显的优点:其结构较为简单,加工及装配费用低,电机运行可靠,不需励磁电流,提高了电机的效率和功率密度。盘式电机永磁化是一种发展趋势,而稀土材料是其首选的永磁材料。我国已研制出盘式永磁同步电机,但还处于试制阶段,要实现产品化,还有许多研究课题亟待解决。 本文主要针对该电机的气隙磁密进行分析,对影响气隙磁密的各种因素展开了研究。具体内容如下: 1) 回顾了永磁电机的研究历史、发展现状和主要应用,对永磁材料的性能及选取、聚磁技术、电机磁场计算所需理论和有限元软件进行了介绍。 2) 将电机内的电磁场、有限元软件和盘式无铁心永磁电机特殊结构相结合,设计出了近二十个有限元计算程序,组成一个针对盘式无铁心永磁同步电机的计算软件包,由这些计算程序出发,对盘式无铁心永磁同步电机进行一系列仿真分析计算。 在绘制气隙磁密三维分布图时,由于有限元软件在绘图方面的限制,需要将气隙磁密数据从有限元软件中导出到文本文件,再由其它数学工具进行气隙磁密的三维图形绘制。在这一过程中由于导出数据格式与绘图工具所需数据格式不能兼容,还需要对导出数据进行处理。由于有限元软件导出的数据量很大,如果对这些数据进行人工整理将增加大量的工作量,所以作者在研究过程中,针对导出数据的特点编写了一个Vb数据处理程序,使数据处理工作得到大大简化。 3) 在上述建立的软件包的基础上,对基于Halbach阵列的盘式无铁心永磁同步电机进行了一系列系统分析,其中包括三维开域磁场分析、永磁体厚度对电机气隙磁密的影响及分析、永磁体宽度变化时气隙磁场分析、采用不同角度Halbach阵列时的气隙磁密分析、不同半径处气隙磁密分析,为在电机设计过程中永磁体的设计提供了依据。 4) 在对盘式无铁心永磁同步电机磁场进行详尽的分析的基础之上,本文提出了对该电机的新设计方案,并就此方案进行了建模分析,结果表明,此新方案所得到的气隙磁密比原结构的气隙磁密更为理想。此外,还对新模型从定性的角度进行了涡流损耗分析,分析表明其结构有利于减小涡流损耗。
上传时间: 2013-04-24
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永磁同步发电机由于一系列高效节能的优点,在工农业生产、航空航天、国防和日常生活中得到广泛应用,并且受到许多学者的关注,其研究领域主要涉及永磁同步发电机的设计、精确性能分析、控制等方面。 本课题作为国家自然科学基金项目《无刷无励磁机谐波励磁的混合励磁永磁电机的研究》的课题,主要研究永磁电机的电磁场空载和负载计算,求出永磁电机的电压波形和电压调整率,为分段式转子的混合励磁永磁电机的研究奠定基础,主要做了以下工作: 首先介绍了永磁同步发电机的基本原理,包括永磁同步发电机的结构形式和永磁同步发电机的运行性能,采用传统解析理论给出了电压调整率的计算方法及外特性的计算模型;然后用有限元ANSYS对永磁同步发电机样机进行实体建模,经过定义分配材料、划分网格、加边界条件和载荷、求解计算等,得到矢量磁位Az、磁场强度H、磁感应强度B等结果,直观地看出电机内部的磁场分布情况。 其次根据电磁场计算结果,应用齿磁通法对其进行后处理。该方法求解转子在一个齿距内不同位置处的磁场,以定子齿的磁通为计算单位,根据绕组与齿的匝链关系,计算出磁链随时间的变化,进而得到永磁同步发电机空、负载时电压大小及波形。通过计算结果写实验结果对比,验证了齿磁通法的正确性,为计算永磁同步发电机各种性能特性提供有力工具。 最后,基于齿磁通法对永磁同步发电机的外特性进行了深入研究,定量分析了结构参数对外特性的影响规律,提出了有效降低电压调整率的方法的是:增加气隙长度g的同时,适当增加永磁体的磁化方向的长度hm;此外,要尽量的减少每相串联匝数N和增大导线面积以减小阻抗参数。通过改变电机的结构参数,对其电磁场进行计算,找到永磁电机电压调整率的变化规律,为加电励磁的混合励磁永磁电机做准备,达到稳定输出电压的目的。
上传时间: 2013-04-24
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电机是现代工业生产和日常生活最主要的原动力和驱动装置。电机一旦发生故障,会造成不同程度的经济损失和社会影响。因此研究不同场合、不同运行状态下电机故障诊断理论和相关技术具有很高的实用价值。 电机出现故障时,故障信号中往往含有大量的时变、短时突发性质的成分。因此可以通过检测、分析故障信号,获得电机的故障信息。传统的信号分析方法,如傅立叶变换,是一种纯频域分析,缺乏空间局部性,不能满足故障信号分析的要求。而小波分析和小波包分析法具有良好的时频局部性,能够将信号在任意频段进行划分,从而使在不同频段的各种故障特征信号更加容易被识别和提取。基于小波包分析处理非平稳信号的优越性,本文选用小波包分析对电机故障信号进行分析检测。 本文在研究了异步电机常见故障类型和诊断方法的基础上,详细分析了电机滚动轴承异常、转子断条、气隙偏心等故障原因,采用基于信号分析法中的振动诊断法和定子电流检测法,对电机滚动轴承故障、转子断条故障进行诊断。对于存在已知轴承故障的电机,在故障状态下采集到振动信号,利用峭度值计算和小波包分析相结合的方法,选用db3作为小波基,进行小波包分析,对包含有故障特征频率信息的信号进行重构,获得轴承故障特征频率,根据故障特征频率的数值和能量,确定出轴承故障的类型。应用小波包分析和FFT相结合的方法,选用Coif5为小波包基,检测转子断条故障特征频率。在此基础上,采集故障电机的振动信号和电流信号,并分别应用上述方法进行了仿真模拟实验,结果表明这些方法是准确可行的。 论文以DSP为核心,完成了电机故障诊断系统的硬件电路的设计,包括信号检测电路、调理电路,A/D转换电路等,并给出了主要的软件流程图。
上传时间: 2013-04-24
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多电平逆变器中每个功率器件承受的电压相对较低,因此可以用低耐压功率器件实现高压大容量逆变器,且采用多电平变换技术可以显著提高逆变器输出电压的质量指标。因此,随着功率器件的不断发展,采用多电平变换技术将成为实现高压大容量逆变器的重要途径和方法。本文选取其中一种极具优势的多电平拓扑结构一级联多电平变频器作为研究对象,完成了其拓扑结构、控制策略及测控系统的设计。 @@ 首先,对多电平变频器的研究意义,国内外现状进行了分析,比较了三种成熟拓扑结构的特点,得出了级联型多电平变频器的优点,从而将其作为研究对象。对比分析了四种调制策略,确定载波移相二重化的调制方法和恒压频比的控制策略,进行数学分析和理论仿真,得出了选择的正确性及可行性。并指出了级联单元个数与载波移相角的关系和调制比对输出电压的影响;完成了级联变频器数学模型的建立和死区效应的分析。 @@ 其次,完成了相关硬件的设计,包括DSP、CPLD、IPM的选型,系统电源的设计、检测(转速、电流、电压、故障)电路的设计、通信电路的设计等。用Labwindows/CVI实现了上位机界面的编写,实现了开关机、设定转速、通信配置、电压电流转速检测、电流软件滤波、谐波分析。编写了下位机DSP的串口通信、AD转换、转速检测(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后,在实验台上完成硬件和软件的调试,成功的实现了变频器载波移相SPWM的多电平输出,并驱动异步电机进行了空载变频试验,测控界面能准确的与下位机进行通信,快捷的给定各种控制命令,并能实时的显示变频器的输出频率、输出电压和输出电流,为实验调试增加了方便性,提高了工作效率。 @@关键词:级联多电平逆变器;载波移相;IPM;DSP;Labwindows/CVI;测控界面
上传时间: 2013-04-24
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随着生活水平的提高,人们越来越关注自己的身体健康,血压是反映人体生理状况的最重要指标之一,正常的血压是保证身体健康的重要条件。 另外血压也是重症病人监护的重要指标,准确、及时地监测血压,对于了解病情、诊断疾病和保障危重病人安全都极为重要。因此,研制高性能的血压监控系统具有重要的现实意义。 针对以上所述,本文提出了一种采用远程血压监控系统的解决方案,它融合计算机技术、测控技术和网络通讯技术为一体,使电子血压系统实现网络化。本系统将采集到的血压信息经处理后显示到液晶屏上,同时将此信息以TCP/IP的方式发送到网络上,这就是本设计的目的所在。 本论文在开始介绍了人体生理信号的特点及其测量条件之后,详细研究分析了血压测量原理以及舒张压和收缩压的判别。论文的重点放在系统硬件和软件两个方面的设计。在硬件方面,以ARM Cortex-M3内核的处理器LM3S8962作为控制器(内部集成有A/D转换器和以太网控制器等),使得硬件系统的设计简单化。整个硬件系统电路由六部分构成:处理器LM3S8962最小系统电路;电源模块:JTAG接口电路:血压检测模块;液晶显示模块;网络接口。其中,血压检测模块是整个系统设计的关键部分和难点部分,它主要是将袖压的直流部分和交流部分分离出来送到A/D转换器。软件方面,这个部分是第四章的系统软件的设计,首先把实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到处理器LM3S8962上,然后讲解了应用程序的设计(由三个部分组成),分别是A/D转换处理程序设计、液晶显示程序设计和网络通讯程序设计。论文的最后对系统的软硬件调试做了简单的介绍以及全文的总结。 关键词:TCP/IP 示波法 舒张压 收缩压 μc/OS-Ⅱ
上传时间: 2013-06-17
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随着电力电子技术的发展,各类电力电子装置应运而生,这些产品在出厂前需要根据不同的需要进行相应的测试和校验。传统的负载测试存在着能耗大、灵活性差等诸多缺点,已经越来越不能满足各种测试场合的要求,特别是一些要求用动态变化的负载、非线性负载、具有负阻特性的负载以及有源负载等测试场合。因此针对这一问题,本文利用电力电子技术结合计算机技术、控制技术等设计了一种通用的交流电子负载模拟装置,以满足各种测试场合的要求。 @@ 交流电子负载是一种可以模拟真实负载的电力电子装置,它不但可以模拟传统的线性负载,也可以模拟各种非线性负载、有源负载等其他形式的负载。目前国内外对电子负载的研究还不成熟,有些是使交流电源按照一定的功率放电,但是输出电流却与真实负载测试下的电流有较大的差别;而有些虽然能够准确控制电源的放电电流取得和真实负载一样的效果,但试验电能完全被消耗掉,造成很大的浪费。本文研究的新型交流电子负载克服了以上电子负载方案的缺点,可以满足各种试验场合的测试需求,能够在很大程度上减少能量浪费,丰富试验样式且节约试验成本。 @@ 本文分析了能馈式交流电子负载的模拟原理,确定了采用中间直流环节的交-直-交主电路结构,其一端接待测交流电源,另一端接低压交流电网。前级负载模拟环节和后级能量回馈环节均采用可四象限运行的电压型PWM(Pulse Width Modulation)变换器。负载模拟环节直接与待测电源连接,采用电流滞环瞬时值比较方式,使电源输出的实际电流信号准确、快速的跟踪其指令电流信号值,使得电子负载对待测电源呈现设定的负载形式,完成电子负载的模拟功能;能量回馈环节与电网连接,通过控制输出电流与电网电压同频、同相位,实现试验电能的单位功率因数回馈电网的目的,变换器的控制采用常规的双闭环控制方式,电流内环控制实际电流跟踪指令值的变化,电压外环通过控制输出电流的大小使直流侧母线电压稳定为设定指令值。 @@ 电子负载系统在负载模拟部分通过人机接口设定具体负载形式和负载属性,为了更加准确快速的得到电流指令信号值,文中采用更加直接的数值计算方 法,由数字信号处理器实时计算出该给定负载模式下的指令电流值。使用交流小信号分析法得到了系统的频域方块图,并对主电路元件参数以及调节器进行了优化设计。针对大功率开关管开关频率存在的限制,本文提出了几种提高电流跟踪精度的改进方法,取得了良好的效果。整个系统在PSIM平台上进行了不同工作模式下的仿真,仿真结果表明方案切实可行。最后依据仿真方案设计基于TMS320F2812的控制系统和功率电路,使用PROTEL软件进行了原理图的绘制。@@关键词:电子负载;能量回馈;电压型变换器;滞环PWM电流控制;双闭环;PWM整流器
上传时间: 2013-05-26
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光伏阵列是光伏系统的重要组成部分,它决定了光伏系统的发电量,同时也是光伏系统成本的主要部分。因此合理配置光伏阵列,提高光伏阵列的利用效率一直是光伏系统设计的研究重点,也是降低光伏系统发电成本的重要措施。本文采用了可变电子负载现场测试方法,设计并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏阵列测试仪样机。本文主要工作及创新在于: 1.在基于LPC2214测试控制部分的硬件电路设计中,为电压和电流的采样各设置了四路不同量程的采样通道。采样时系统自动选择最合适的量程,提高电压和电流大范围测量时的精度; 2.通过对系统进行一次预采样来确定光伏阵列的开路电压和短路电流。预采样的方法只需要使可变电子负载完成一次由阻值为零到阻值为无穷大的操作; 3.对测试得到的数据首先将电压值进行从小到大的升序重组,其对应的电流值采用lagrange中值法对进行数字滤波处理,从而消除由于偶然出现的脉冲性干扰所引起的采样值偏差; 4.对辅助电源、测试控制电路和液晶显示进行了一体化的设计,使光伏阵列特性的测量和显示可以在本测试仪上一次完成; 5.本测试仪样机可以利用光伏阵列的数学模型以及测量的实时数据对光伏阵列的特性曲线进行预估和分析。 通过对光伏阵列进行实际测量,得到的实验结果表明:该样机测试系统运行稳定、携带方便、测量精度较高、一次完整的测试只需14ms左右,测试速度快,并且测量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲线的形式显示,使测得的阵列特性更为直观,能满足工程应用的需要。
上传时间: 2013-04-24
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本文分析了永磁同步直线电动机的运行机理与运行特性,并通过坐标变换,分别得出了电机在a—b—c,α—β、d—q坐标系下的数学模型。针对永磁同步直线电机模型的非线性与耦合特性,采用了次级磁场定向的矢量控制,并使id=0,不但解决了上述问题,还实现了最大推力电流比控制。为了获得平稳的推力,采用了SVPWM控制,并对它算法实现进行了研究。 针对速度环采用传统PID控制难以满足高性能矢量控制系统,通过对传统PID控制和模糊控制理论的研究,将两者相结合,设计出能够在线自整定的模糊PID控制器。将该控制器代替传统的PID控制器应用于速度环,以提高系统的动静态性能。 在以上分析的基础上,设计了永磁同步直线电机矢量控制系统的软、硬件。其中电流检测采用了新颖的电流传感器芯片IR2175,以解决温漂问题;速度检测采用了增量式光栅尺,设计了与DSP的接口电路,通过M/T法实现对电机的测速。最后在Matlab/Simlink下建立了电机及其矢量控制系统的仿真模型,并对分别采用传统PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系统进行仿真,结果表明采用模糊PID控制具有更好的动态响应性能,能有效的抑制暂态和稳态下的推力脉动,对于负载扰动具有较强的鲁棒性。
上传时间: 2013-07-04
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