开关电源具有体积小、效率高等特点，广泛应用在工业、商业、民用、军事和航空航天等领域。随着计算机、通讯等信息产业的飞速发展，便携式电子产品的广泛应用，我国开关电源市场的不断增长，开关电源控制芯片的研究已经成为国内功率电子学研究的热点。本论文主要研究了升压式PWM开关电源控制芯片的设计。开关电源变换器是一个由主回路和控制回路构成的闭环系统，所以本文首先分析了变换器CCM和DCM两种模式下主回路的稳态和动态特性，接着分析了整个闭环系统的控制模式和稳定性。在理论分析的基础上，研究了开关电源集成电路的主要模块，包括基准电压，振荡器，运算放大器，PWM比较器，并完成了电路设计。在系统级和电路级的分析和设计的基础上，利用Hspice对主要模块和整个系统进行仿真。仿真结果表明，本论文设计的升压式PWM开关电源控制芯片满足高效率、高精度、低工作电压等设计要求，适合应用在单电池供电的便携式电子产品中。本论文设计的芯片采用0.5umN阱1P2M的CMOS工艺制造。
上传时间： 2022-06-25
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摘要：现代电机控制的发展在提高性能、降低损耗、减少成本和其它不断出现的新的技术指标及特殊应用上的要求越来越高，因此有许多新的复杂的控制算法产生，交流电机有许多直流电机所没有的优点，但是寸于交流电机的控制相对直流电机更为困难，而DSP的应用使得交流电机控制系统无论是在结构复杂程度、成本和效率上都有很大改观。本文结合了交流感应电机的速度控制中较为有效的控制方法即磁场导向控制（FOC）理论和T1公司的DSP控制器TMS320LF2407介绍了DSP在电机闭环控制中的应用。关键词：电机控制磁场定向理论DSP矢量控制1引言交流感应电机因为其很多优点如结构牢固，运行稳健可靠，成本低廉和高效率等而被广泛使用，但是交流电机的可控制性不如直流电机，而在很多应用中有如精确定位、转距控制、速度控制等要求。为了实现这些功能和提高控制精度，需要采用闭环控制系统和采用较为复杂、有效的控制算法，这些复杂的控制方法中包含了大量的数据运算及系统的适时性要求，对微处理器运算能力和速度要求更高。传统方法在成本和性能上已经很难满足人们的要求。随着电子技术的发展，数字信号处理器的（DSP）应用解决了处理器的运算能力和速度问题。一些电机控制专用DSP如TI的TMS320LF2407，其中集成了电机控制的许多必要的外围器件，如模数转换器、脉宽调制发生器和一些专用逻辑电路，给开发更高性能价格比的控制系统带来极大方便。
标签： dsp foc控制算法 交流电机调速控制系统
上传时间： 2022-06-26
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三相无刷直流电机是近年来迅速发展起来的一种新型电机，它利用电子换相代替机械换相，既具有直流电机的调速性能，又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等优点，并且体积小、效率高，在许多领域已得到了广泛的运用。本文首先介绍了三相无刷直流电机在国内外的发展及其控制系统的研究现状，详细论述了三相永磁无刷直流电机的构成、运行原理、特性分析和其转子位置信号的检测方法；然后设计了控制系统的硬件电路及相应软件，最后对设计的控制系统进行调试并分析了影响系统可靠性的因素及给出了相应解决的方案。根据控制系统的设计参数、成本及灵活性等各方面的要求，本控制系统设计了以Atmega8L单片机及ECN30206集成驱动器为核心的硬件平台。Atmega8L单片机对由ECN30206构成的功率驱动电路进行转速PID闭环控制、并定时采集电流信号对电流进行过流保护及采用Max7219串行显示转速、电流、相关故障信息，通过光电隔离对永磁无刷直流电机诸如转向等控制及接收外部信息，通过RS-485总线接口与外部其它系统交换信息、对各种信息进行分析处理、协调各部分的工作。
标签： 三相无刷直流电机控制系统
上传时间： 2022-06-27
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本应用笔记介绍一种采用dsPIC数字信号控制器（Digital Signal Controller，DSC）或PIC24单片机来实现无刷直流（Brushless Direct Current，BLDC）电机无传感器控制的算法。该算法利用对反电动势（Back-Electromotive Force，BEMF）进行数字滤波的择多函数来实现。通过对电机的每一相进行滤波来确定电机驱动电压换相的时刻。这一控制技术省却了分立的低通滤波硬件和片外比较器。需指出，这里论述的所有内容及应用软件，都是假定使用三相电机。该电机控制算法包括四个主要部分：·利用DSC或单片机的模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）来采样梯形波BEMF信号·PWM导通侧ADC采样，以降低噪声并解决低电感问题·将梯形波BEMF信号与VBUS/2进行比较，以检测过零点·用择多函数滤波器对比较结果信号进行滤波·以三种不同模式对电机驱动电压进行换相：-传统开环控制器·传统闭环控制器比例-积分（Proportional-Integral，Pl）闭环控制器
标签： BLDC
上传时间： 2022-07-01
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本文首先介绍了无刷直流电机的结构和工作原理，然后论述了无刷直流电机的控制技术和策略。为了验证控制算法和控制策略的合理性，在分析无刷直流电机（BLDC）数学模型的基础上，提出了一种无刷直流电机控制系统仿真建模的方法。本文在Matlab/Simulink环境下，构建了无刷直流电机系统的仿真模型，并详细介绍了控制系统的各个子模块。该系统采用双闭环控制：速度环采用离散PID控制，根据滞环电流跟踪型PWM逆变器原理实现电流控制。在建立仿真模型的基础上，本论文对模型进行了仿真。观察电机的相电流、反电动势、转速、输出电磁转矩等参数，并进行了分析。仿真和试验结果与理论分析一致，验证了该方法的合理性和有效性。该仿真模型适用于验证其他控制算法的合理性，并且为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。关键词：无刷直流电机；建模；仿真；电流滞环；Matlab
上传时间： 2022-07-18
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永磁同步电机因其具有结构简单、功率密度高和效率高等优点，成为了电气传动系统驱动电机的发展趋势。在永磁同步电机控制系统中，转子位置与转速信息必不可少，常用同轴安装的机械式位置传感器直接测量；然而，机械式位置传感器会增加系统的体积和成本，并限制该系统在一些高温、强腐蚀性场合的运用。为克服这些弊端，无位置传感器技术被提出并受广泛关注，成为了当前电气传动领域最为活跃的研究方向之一。本文对永磁同步电机无位置传感器控制技术的研究现状进行了综述，研究表明，实现电机低速时转子位置与转速估计的难度较大。因此，本文紧紧围绕表贴式永磁同步电机的零速和低速时无位置传感器控制，采用脉振高频信号注入法进行了深入的研究。首先分析了永磁同步电机的结构特点、数学方程和矢量控制策略，对有位置传感器下转速、电流双闭环系统进行了仿真和实验分析。进而，采用无位置传感器技术，针对零速和低速时控制，分析了三种传统高频信号注入法无位置传感器的基本原理和实现方法，它们分别是旋转高频电压注入法、旋转高频电流注入法和脉援高频电压注入法。而本文以表贴式永磁同步电机为研究对象，前两种方法要求电机具有明显的结构凸极性，只有最后一种方法能够用于无结构凸极性的表贴式永磁同步电机。
上传时间： 2022-07-24
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随着焊接技术、控制技术以及计算机信息技术的发展，对于数字化焊机系统的研究已经成为热点，本文开展了对数字化IGBT逆变焊机控制系统的研究工作，设计了数字化逆变焊机的主电路和控制系统的硬件部分。 本文首先介绍了“数字化焊机”的概念，分析了数字化焊机较传统的焊机的优势，然后结合当前数字化焊机的国内外发展形势，针对数字信号处理技术的特点，阐明了进行本课题研究的必要性和研究内容。文章随后列出了整个数字化逆变焊机的设计思路和方案，简要介绍了数字信号处理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特点，较为详细地解释了以DSP为核心的控制系统设计过程。根据弧焊电源控制的要求，选择了控制器的DSP型号。 逆变焊机的主电路采用输出功率较大的IGBT全桥式逆变结构(逆变频率20KHz)，由输入整流滤波电路、逆变电路、中频变压器、输出整流电路和输出直流电抗器组成。文中简略介绍了主电路的设计要点及元件的选型和参数的计算，并对所设计的主电路进行了Matlab计算机仿真研究。 在控制系统的设计中，采用TI(美国德州仪器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作为CPU，由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特点，为弧焊逆变器控制系统真正实现数字化提供了条件。在DSP最小系统、电压电流采样调理模块、保护模块、键盘与显示模块等主要模块的作用下对整个焊接电源进行了实时的闭环控制与焊接过程的实时监控。控制电路采用脉宽调制方式(PWM)进行输出控制，即：控制IGBT的导通时间来实现焊机输出功率与输出特性的控制。设计了专门的“分频电路”，DSP输出的控制脉冲经过“分频电路”分成两路后，再经IGBT专用驱动模块M57959L，进行功率放大后，触发IGBT。DSP对输出电流和电弧电压进行实时采样，采用离散的PI控制算法计算后，输出相应的控制量来实时调节IGBT驱动脉冲的脉宽，进而调制输出电流，达到控制焊机输出的目的。 经过实验，得到了相应的输出电压电流波形、PWM波形和IGBT门极驱动的实验波形，该控制系统基本符合逆变焊机的工作要求。 最后，在对本文做简要总结的基础上，对于本逆变焊机的进一步完善工作提出了建议，为数字化焊机控制系统今后更加深入的研究奠定了良好的基础。
上传时间： 2013-08-01
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近年来，由于能源危机和环境污染，世界各国均在投巨资发展燃料电池汽车。双向DC/DC变换器作为燃料电池汽车的中重要部件，需要随着行驶状态的改变，频繁地切换其工作状态，其动态性能好坏，直接决定汽车动力系统的响应速度。本文主要致力于对DC/DC变换器在不同控制策略下的动态性能进行研究，并在保证其稳态性能的前提下提高系统动态性能。 本文首先研究了线性控制策略下DC/DC变换器的动态性能。介绍了闭环控制系统在频域和时域的动态性能指标以及二者之间的关系。当系统受到外部干扰较小时，采用频域分析方法，对Buck和Boost变换器进行了小信号建模，并对其在不同线性补偿网络控制作用下的动态性能进行对比分析。当系统受到较大干扰时，采用时域分析方法，文中介绍了DC/DC变换器大信号建模方法，并对PID参数在工程上整定方法加以分析。 DC/DC变换器是一非线性系统，应用线性控制策略不可避免地存在一定局限性—动态性能和稳态性能之间的矛盾。针对这一问题，引入了模糊—PI控制，将其应用于DC/DC变换器，以在保持系统稳态性能不变的前提下，提高其动态性能。以Buck DC/DC变换器为例，详细介绍了模糊-PI控制器的设计过程，并对设计的闭环控制系统用MATLAB进行建模与仿真。最后，通过实验对比验证了模糊—PI控制的有效性。 和线性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系统的动态性能，但效果有限。本文引入了另一种非线性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前动态性能最好的控制策略之一，可以极佳地发挥系统的硬件潜能。 本文首先介绍了滑模控制相关知识，推导了其应用于Buck和Boost变换器的理论基础。设计出针对不同被控对象和工作状态的控制策略，对每种控制策略通过仿真分析验证其有效性。就滑模控制存在的静差问题、抖振问题和变频问题均提出了行之有效的解决方案。快速响应特性
上传时间： 2013-08-01
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逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，随着现代电力电子技术的迅猛发展，逆变电源在许多领域的应用也越来越广泛，同时对逆变电源输出电压波形质量提出了越来越高的要求。逆变电源输出波形质量主要包括三个方面：一是输出稳定精度高；二是动态性能好；三是带负载适应性强。因此开发既具有结构简单，又具有优良动、静态性能和负载适应性的逆变电源，一直是研究者在逆变电源方面追求的目标。本文对逆变电源三闭环控制方案、输出相位控制、逆变电源数字化控制系统进行研究，以期得到具有高品质和高可靠性的逆变电源。 本文研究了单相全桥逆变电源与三相桥式逆变电源主电路参数，包括逆变器、吸收电路、驱动电路、变压器和滤波器，并对逆变电源变压器的偏磁产生原因进行了深入分析，最后给出了有效的抗偏磁措施。针对三相桥式逆变电源通常不能保证三相电压输出平衡，研究了一种可以带不平衡负载的三相逆变电源。研究了逆变电源的控制原理，建立了逆变电源系统动态模型，在此基础上对逆变电源的各种控制方案的性能进行了对比研究，从而确定了一种新颖的高性能逆变电源多闭环控制方案。另外，针对逆变电源输出相位存在固有滞后问题，采用了一种利用电压瞬时值内环对逆变电源滞后的相角进行补偿控制的策略，分析表明上述控制策略虽然有效，但无法做到输出相角稳态无差，对此，提出一种移相控制方案设想，相当于在原多环控制方案的基础上加了一个相位控制环。这样可以使逆变电源输出相位误差得到有效的补偿，输出相位精度更高。文章设计了逆变电源数字控制系统，采用TMS320LF2407A控制产生SPWM波，给出控制系统DSP程序运行流程图，并用DSP对其进行了实现数字化。多环反馈控制系统的采用，使系统具有优异的稳态特性、动态特性和对非线性负载的适应性，使逆变电源的性能得到有效提高。
上传时间： 2013-04-24
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随着“节能环保”概念的提出，以解决电力紧张，环境污染等问题为目的的新能源利用方案得到迅速的推广，使得分布式发电备受关注，即将成为世界各国重要的发电形式。带有分布式电源的配电网及电力电子装置的大量应用致使电能质量下降，如何将分布式发电系统的能量回馈至电网的同时有效改善电能质量是一个重要的问题，因此在分布式发电系统中起电能变换作用的逆变器成为研究的一个热点。本篇主要以电压型并网逆变器为研究对象，对并网逆变器的拓扑结构、控制策略、参数的选择、并网实验等方面作出了详细的分析和研究。 首先根据带有分布式发电的配电网的特点提出一种新的谐波治理思路，即将改善电能质量的有源滤波技术结合到分布式逆变电源中，设计一种新型的多功能并网逆变器。用开关函数法建立了并网逆变器小信号数学模型，确定了以PI闭环调节为核心的复合控制策略，同时为了使输出电流控制达到更好的效果，采用电网电压前馈补偿方法抵消电网电压扰动对并网电流的影响；基于瞬时无功功率的id-iq谐波电流检测算法能精确检测和分离所需要的有功和谐波分量；基于DSP的软件锁相控制算法能实现并网电流与电网电压同频同相。 其次对并网逆变器控制系统的软硬件进行了分块设计：对逆变系统的A/D转换电路、逆变驱动电路、PWM信号发生电路等电路进行了详细地分析和说明。利用DSP主控芯片TMS320LF2407A内部的SCI异步串行通信接口实现了逆变器的人机交互功能，利用其内嵌的CAN控制模块实现了逆变器的并机通信功能；同时在TI DSP2000的运行环境下给出控制系统的主程序和周期中断子程序流程。 最后开发了以功率器件IPM构成的三相PWM变流桥主电路的多功能逆变电源实验平台和相关配套辅助电路，完成了逆变电源的输出有功功率及消除谐波的实验并给出了装置样机的实物图以及实验波形图。验证了逆变器工作原理分析的正确性和系统设计思路的可行性。 本文所做工作拓宽了带有分布式发电的配电网谐波治理的思路，对推动我国节能供电、新能源的利用以及改善电网电能质量等方面具有一定的理论意义和较强的实用价值。
上传时间： 2013-06-06
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