该文主要研究了以TI公司的16位定点TMS320F240型DSP为控制核心的全数字交流变频调速系统硬件、软件的设计理论和设计方法.该系统主要由主电路、系统保护电路、控制回路和采样回路组成.主电路部分包括整流、滤波、逆变器(IPM)、IPM驱动电路等;系统保护电路包括过压欠压保护、限流启动、IPM故障保护、过流保护等;控制回路包括DSP最小系统电路、与PC机通讯接口电路、仿真接口电路、PWM信号发生电路、A/D、D/A转换电路等;采样电路包括电流采样、电压采样、转速采样.在软件方面,考虑到SVPWM相对于SPWM具有较高的直流电压利用率,以及更适合于数字控制系统,该文在研究SVPWM控制原理的基础上,编制了基于SVPWM的开环控制程序.该文最后给出了试验结果,开环运行试验结果表明,该系统可以在0-50Hz范围内平滑调速,在10Hz以上具有较强的带负载能力,以及抗干扰能力.
上传时间: 2013-05-21
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本文提出了一种LED发光显示牌的设计方案制作灯箱,其具有无灯丝光源、无逆变器能量消耗和系统直流供电等优点。LED发光显示牌是LED在照明领域中的 一个重要应用,设计原理基于Notebook的液晶显示器,是将点光源转换成面光源的科技产品。为增强显示牌的发光效果,在设计中还合理地应用到了光学级 PMMA导光板、反射膜和扩散膜等材料,并对它们的特性及其在系统中的作用进行了详细的理论分析。同时在分析大量实验数据的基础上,证明了设计方案 的可行性。 系统中的太阳电池、蓄电池、负载LED的优化匹配也是一个值得研究的问题。本文从容量、功率匹配等方面对系统进行了优化设计。 太阳能发电和常规能源发电不同,它具有随机不确定性。而这种时变性又增加了系统的不稳定性因素。本文根据课题的要求提出了一种应用于光伏照明 系统的充放电控制器的设计方案,较好地解决了系统中太阳电池输出能量不稳定的缺陷,同时还对蓄电池和负载LED进行各种控制和保护。最后,给出了硬 件电路的设计和软件算法,并提供了相关实验数据和波形。
上传时间: 2013-06-20
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永磁无刷直流电动机是一种集电机和电子一体化的高新技术产品,它以其体积小、重量轻、惯量小、控制简单和动态性能好等优良特性,被广泛应用于工业、交通、消费电子、航空航天、军事等领域,对永磁无刷直流电动机的研究具有十分重要的意义。 通常的永磁无刷直流电动机由永磁同步电动机、逆变器以及安装在转子轴上的位置传感器构成。逆变器的驱动信号与转子位置信号同步从而保证在任意的速度下定子绕组电流与转子磁场同步。 本文系统研究了永磁无刷直流电动机本体及驱动控制系统,取得了有价值的研究成果。 1)本文查阅了大量的文献资料,全面总结和分析了永磁无刷直流电动机的研究现状,阐述了永磁无刷直流电动机的运行和控制机理。 2)在分析永磁无刷直流电动机的性能与运行原理的基础上,设计了以PIC16F877A单片机为核心的永磁无刷直流电动机调速系统,并进行了实验研究。 3)利用Matlab/Simulink对永磁无刷直流电动机系统建立动态仿真模型,结合实验所得参数进行仿真,结果证明所建仿真模型的正确性和有效性。 4)在Matlab下对永磁无刷直流电动机可能会出现的各种故障进行了仿真研究,表明了永磁无刷直流电动机具有良好的容错性能。 5)基于磁路法设计了一套永磁无刷直流电动机的电磁设计程序,给出了计算实例。 6)给出了计及齿槽影响的永磁无刷直流电动机电感参数的解析计算,与有限元法计算结果对比,表明此方法的正确性和精确性;在星形连接的两两导通方式下,分析计算得到计及绕组电感的永磁无刷直流电动机的平均电流稳态电路模型,结果表明计及电感参数的电枢电流较小,转速相应降低;推导出了在三角形连接的两两导通方式下,计及绕组电感的相电流解析式。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:熊少锋
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
上传用户:李彦东
电动油泵在国外高中档汽车中已有广泛应用,在国内,一些国产汽车也开始使用电动燃油泵,目前油泵电机普遍采用有刷直流电机,从而带来寿命短、可靠性低、EMC性能差等不利影响。本论文基于实际需要,采用Magneforce/BIDC软件,设计了一台无刷直流电机油泵电机代替原有有刷直流电机,以期改善原有电动油泵的运行性能,提高可靠性,延长使用寿命。文中给出了两种满足性能指标的方案,并对它们的工作特性及额定运行性能作了比较。并就其中一种方案(四极六槽结构)研究了磁钢极弧宽度、超前导通角对电机性能的影响,以及一系列设计参数对定位转矩的影响。之后,论文采用了ANSOFT/MAXWELL软件对样机进行了磁场分析,得出了样机在一个电周期内空载和负载时的磁场分布规律。另外论文采用了ANSYS软件,分析了样机的温度场分布。 为了进一步分析无刷直流油泵电机的可靠性,论文建立了带霍尔位置传感器的无刷直流电机的Simulink仿真模型,并利用该仿真模型对无刷直流电机所可能发生的故障进行了仿真研究。仿真了无刷直流电机常见的包括电机本体、逆变器及位置传感器在内的三类故障运行情况,在理论上对各个故障仿真结果进行了详细分析,并在样机上实验验证了仿真结果,这对进一步提高无刷直流电机的故障诊断水平及提高电机的可靠性具有重要的指导意义。 论文还根据样机的性能参数及实际应用的需要,研制了一台基于ML4425的无刷直流电机无位置传感器控制器。实验证明,该无位置传感器控制无刷直流油泵电机可以取代原有的有刷电机,满足实际应用的需要。
上传时间: 2013-05-29
上传用户:LCMayDay
本文的主要工作是设计与开发了用于机床主轴直接驱动的全数字化永磁同步电动机矢量控制系统的软硬件平台,并利用该平台进行了仿真和实验研究,仿真和实验结果验证了该系统设计方案的可行性。 首先,详细阐述了坐标变换理论,根据永磁同步电动机的本体结构推导了其在各坐标系下的数学模型,深入研究了永磁同步电动机的矢量控制原理和id=0控制策略,此外对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理和特性进行了研究。 其次,采用MATLAB软件建立了电机系统的仿真模型。整个仿真系统包括PMSM模块、Power Module模块、测量模块、坐标变换模块、电流、转速调节模块和SVPWM模块等。仿真结果验证了矢量控制和SVPWM技术应用于本系统的可行性,同时为系统平台设计提供了理论依据。 再次,为了提高系统的动静态特性和减小转动脉动,采用DSP TMS320F2812为核心进行了永磁同步电动机全数字矢量控制系统的软硬件设计。系统硬件包括电流检测、速度检测、显示电路、驱动电路、主电路和系统保护电路等;系统软件由DSP编程实现,采用基于id=0的转子磁场定向矢量控制方法,完成对永磁同步电动机的解耦控制。速度调节器和电流调节器采用常规PI控制算法,逆变器采用SVPWM控制策略。同时,给出了系统各模块的软件流程图,包括系统初始化程序、速度和电流调节程序、SVPWM的实现以及功率驱动保护等子程序等。 最后,在实验平台上做了大量深入的实验研究工作,并对试验波形做了深入分析。结果表明,该系统具有能够响应速度快,低转速运行平稳和抗干扰能力强等优点,可以满足主轴直接驱动要求。
上传时间: 2013-05-18
上传用户:lwwhust
随着工业电力电子技术的发展,电力系统中的非线性负载越来越多,由此带来的谐波公害越来越严重。应用现代技术对谐波等进行经济、有效地补偿是目前急待解决的重要问题之一。消除谐波的方法是加装滤波装置。对高压大容量谐波源国内外目前主要是采用LC谐振型无源滤波器(PassivePowerFilter,PF),这些滤波器还兼有无功和负序补偿功能。尽管PF具有初期投资小、运行效率高等优点,但其滤波效果受电力系统阻抗的影响较大,且只能消除特定次数的谐波,对于谐波次数经常变化的负载滤波效果不好,还可能与系统发生串联、并联谐振,导致谐波放大,使LC滤波器过载甚至烧毁。进入80年代以后,随着有源滤波技术的不断深入和用户对谐波问题的重视,以及电力电子技术的飞速发展,大功率可关断器件(GTR,GTO,IGBT等)的不断进步,有源电力滤波器(ActivePowerFilter,APF)作为抑制电网谐波、补偿供电系统无功功率的新型电力电子装置得到迅速发展,其中又以并联型有源电力滤波器的使用最为广泛。 本文以并联型注入式混合有源滤波器为基础,就其设计与应用的几项重要技术进行了研究,论文主要包括以下几个方面的内容: 1.就国内外有源滤波器的研究现状和发展概况作了较为全面的综述,介绍了目前研究的热点与难点。 2.研究了各型有源滤波器的基本拓扑结构和运行原理,分析了其各自的优缺点。 3.提出了一种适合大容量工程应用的混合型滤波器结构,结合工程实际完成了各组成部分的参数设计。 4.对各种谐波检测算法进行了比较研究,提出了一种准确性较高、延时较短的新型检测方法。 5.就APF中逆变器的PWM调制问题,提出了一种基于新的改进规则采样法的死区补偿方法。
上传时间: 2013-07-06
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随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的电力电子装置被广泛应用到各个领域,其中相当一部分负荷具有非线性或具有时变特性,使电网中暂态冲击、无功功率、高次谐波及三相不平衡问题日趋严重,给电网的供电质量造成严重的污染和损耗.因此,对电力系统进行谐波抑制和无功补偿,提高电网供电质量变得十分重要.电力有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)与无源滤波器相比,APF具有高度可控制和快速响应特性,并且能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率和谐波功率,其特性不受系统影响,无谐波放大威胁.并联型电力有源滤波器(Shunt Active Power Filter,简称SAPF)更是得到了广泛的应用. 近年来,自适应算法中的递推最小二乘法(简称RLS)应用越来越广泛,该算法简单,收敛速度快.应用基于RLS自适应算法的滤波器(简称RLS滤波器),可以快速有效的滤除杂波,同时自动调整滤波器参数,不断改进滤波性能,最终得到所需的信号. 本文研究了基于平均功率和RLS自适应算法的并联型有源滤波器.它的参考电流是一个同电网相电压同相位的三相平衡的有功电流,它包含两个分量:一个是由实测的三相负载瞬时功率计算得到的,基于平均功率算法的电网应该为负载各相提供的有功电流瞬时参考值;另一个是为了维持有源滤波器中逆变器的直流母线电压基本恒定,主要通过RLS滤波器计算得出的电网各相应该提供的有功电流瞬时参考值.两个分量的计算共同构成了该有源滤波器参考电流的计算.补偿电流指令值与实际补偿电流比较生成控制逆变桥工作的PWM脉冲,生成补偿电流,达到补偿负载无功和抑制谐波的目的. 应用RLS滤波器得到维持直流母线电压恒定的直流侧有功系数A<,dc>,克服了传统PI控制中参数难以得到且由于参数过于敏感而导致补偿后电流纹波太大的问题.使得当稳态时SAPF自身的功率损耗和暂态负载变化时因为直流侧电容提供电网和负载之间的有功功率差而引起的电压的波动迅速反馈到指令电流的计算中.RLS算法收敛快,SAPF实时性大大提高.基于该方法的SAPF结构简单,无需锁相器. 根据本文的算法应用MATAB建立了仿真系统,仿真结果表明基于该算法的SAPF的可行性和实时性.
上传时间: 2013-04-24
上传用户:mfhe2005
随着现代工业的迅猛发展,对作为工业装备重要驱动源之一的伺服系统的性能提出了越来越高的要求。永磁同步电机( PMSM)作为交流伺服系统的执行元件具有结构简单、功率密度高、效率高、易于散热及维护保养等优点,正得到越来越广泛地应用。要构建高性能的伺服系统,好的伺服控制系统则必不可缺,本论文主要围绕高性能的永磁同步电流伺服控制系统这一主题展开研究。 根据永磁同步电机的动态dq数学模型,从实现高性能的转矩控制出发,对永磁同步电机的矢量控制技术和直接转矩控制技术等控制策略进行了比较分析。针对本伺服系统永磁同步电机的转子结构特点,选用了具有线性控制转矩特性,能获得比较平稳转矩输出的基于转子磁场定向的id=0的矢量控制策略,同时还介绍了该策略的重要组成部分空间矢量脉宽调制技术(SVPWM),并在MATLAB仿真平台对所选控制方案进行了仿真研究。 对控制系统的软件部分进行了设计,详细分析了针对16位定点DSP控制器TMS320LF2407A的程序设计特点,建立了电机的标幺值模型,解决了变量的定标问题。并介绍了电机控制程序的总体结构以及相关模块的详细设计过程。 为实现高性能的伺服控制系统,使伺服系统输出平滑的转矩,本文还对电压型PWM逆变器“死区效应”引入的转矩脉动进行了分析,分析表明了在永磁同步电机矢量控制系统中,由“死区效应”造成的误差电压矢量与永磁同步电机转子位置之间的关系,并应用一种实用的死区补偿技术减小了转矩脉动,提高了系统的性能。 最后在伺服系统实验平台上对伺服控制系统进行综合调试,并在此基础上做了大量的实验研究,实验结果表明系统性能可靠且拥有优良的调速性能。
上传时间: 2013-06-18
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异步电动机变频调速系统的频率范围、动态响应、调速精度、低频转矩、工作效率等方面具有很大优点。随着电力电子技术和计算机技术的飞跃发展,以此为基础的交流电机变频调速技术也取得了长足的进步,基于SVPWM的异步电动机矢量控制系统作为现代交流传动控制的一个重要研究方向,逐渐成为研究的热点。 异步电动机调速系统是一个多变量、强耦合的非线性系统,虽然常规的PID控制算法简单、可靠性高,但对于异步电动机这样的非线性系统控制效果一般。模糊控制作为智能控制的一个重要的分支,由于不需要建立对象的精确数学模型,且具有良好的鲁棒性和非线性的控制特性,非常适用于异步电动机调速系统。本文以提高异步电动机的调速精度和改善电动机的使用效率为目标,基于SVPWM的控制原理,分别采用传统PID控制器和模糊PID控制器,应用在异步电动机的调速系统中。 本文首先介绍了异步电动机调速方法和逆变器的PWM控制方法。并阐述了矢量控制、坐标变换、空间电压矢量调制的基本原理,给出了异步电动机在不同坐标系下的数学模型,为设计异步电动机矢量控制系统奠定了基础。同时给出了传统PID控制器和模糊PID控制器模型。为验证控制效果,文中基于MATLAB/Simulink平台,建立了控制器的计算机仿真模型,给出了仿真结果,并对结果做了详细的分析。比较了传统PID控制和模糊PID控制的效果,由仿真结果可以看出采用模糊PID控制算法具有较大的优越性。 最后,以TI公司的DSP控制芯片TMS320F2812为控制核心,设计了异步电动机的控制系统,硬件系统主要包括主电路、功率驱动电路、电压、电流检测电路等电路。另外设计了控制软件,并给出了软件的流程图。通过实验测得的波形,验证了控制方法的正确性和有效性。
上传时间: 2013-05-17
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