无刷直流电机双闭环控制,采用转速与电流双闭环PID控制,波形完美
上传时间: 2019-04-09
上传用户:超级学霸行
有关三相VIENNA整流器双闭环,对于Vienna整理的学习能有一个系统的理解。
上传时间: 2021-10-17
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摘要:通过分析三相脉宽调制(PWM)整流器在dq旋转坐标系下的数学模型,设计了具有前馈解祸控制的PWM整流器双闭环控制系统。根据系统对电流内环的控制要求设计电流比例积分(P)调节器,提出按闭环幅频特性峰值(M.)最小准则来确定调节器参数的方法;根据系统对电压外环的控制要永,采用模最佳整定法来设计电压PI调节器。最后对整个PWM整流器双闭环控制系统进行仿真,仿真结果验证了PI调节器设计的正确性。关键词:PWM整流器;双闭环;P1调节器;电流环;电压环
上传时间: 2022-06-22
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该文主要研究开发了适用于电力有源滤波器、开关磁阻电机调速系统等现代电力电子装置的开关稳压电源.该电源采用双端反激式功率变换电路,降低了功率MOSFET截止期间的所承受电压应力,减小了管子的耐压要求.该文首先详细分析了多输出电流型双端反激式开关电源的基本工作原理,并在此基础上建立了一套系统的、准确的稳态数学模型及动态小信号模型.根据所建立的数学模型,结合自动控制原理,对闭环控制系统进行了稳定性分析研究,提出了稳定运行条件,给出了闭环系统的参数设计.然后根据已建立的数学模型,利用MATLAB软件仿真分析了系统的稳定性,同时建立了PSPICE实时仿真电路模型,进行了深入细致的计算机仿真研究,验证了理论设计的正确性、合理性.最后设计了一套38W、六路输出的原理样机,给出了相关的实验波形和实验结果分析.
上传时间: 2013-06-25
上传用户:大三三
随着大功率开关器件、集成电路及高性能的磁性材料的进步,采用电子换相原理工作的无刷直流电机得到了长足的发展。无刷直流电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠维护方便等一系列优点,又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗及调速性能好等诸多优点,在当今国民经济各个领域的应用同益普及。 普通无刷直流电机存在着转子位置传感器,当电机尺寸较小时转子位置传感器难于安装并且维修困难,另外传统的霍尔元件温度特性不好,导致系统可靠性变差,所以在一些小型,轻载启动条件下,无位置传感器无刷直流电机就成为理想选择,并具有广阔的发展前景。 同时随着微处理器技术的发展,微处理器越来越多的用在控制系统中。许多复杂但有效的算法越来越多的用于电机控制当中。但是在无位置传感器无刷直流电机,应用时往往需要精确的速度控制,尤其在高速运行场合,对信号反馈控制灵敏度的要求更为严格,并且算法也比较复杂。传统的微处理器如 5l、96系列在实现对其的控制时,由于本身指令功能不强,乘除法所用周期过多,外围电路数据转换速度慢,资源相对较少,使其不能很好的完成对无位置传感器无刷直流电机的控制。美国TI公司专门为电机的数字化控制设计的16位定点DSP控制器 TMS320X240集DSP的信号高速处理能力及适用于电机控制的优化的外围电路于一体,可以为高性能,复杂传动控制提供可靠高效的信号处理与控制硬件。本论文所研究的无位置传感器无刷直流电机DSP控制系统即为满足这一需要而设计的。 本论文首先对无刷直流电动机及其无位置传感器控制的基本原理以及DSP芯片 TMS320F240进行了必要的介绍,并且对基于反电势检测法的DSP实现作了详细的分析,包括对反电势检测及其相位实时修正方法,电机换流的实现,速度、电流双闭环控制算法,电机的启动分析,正反转控制,速度的调节,制动、保护等都做了——详细论述。本论文还对控制系统的控制及功率部分硬件作了详细的分析。最后本论文对软件的具体实现作了具体的阐述。 根据本论文所述的设计方案设计的无刷电机无位置传感器DSP控制系统,可以获得良好的速度控制性能。而且,DSP技术不仅使系统获得了高精度,高可靠性,还简化了系统结构,增加了系统的可靠性。具有控制灵活,智能水平高,参数易改等优点。
上传时间: 2013-05-28
上传用户:Alibabgu
传统的直流电机一直在电机驱动系统中占据主导地位,但由于其本身固有的机械换向器和电刷导致电机容量有限、噪音大和可靠性不高,因而迫使人们探索低噪音、高效率并且大容量的驱动电机。随着电力电子技术和微控制技术的迅猛发展而成熟起来的直流无刷电机具有体积小、重量轻、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特点,从而使其极有希望代替传统的直流电机成为电机驱动系统的主流。 模糊控制器具有鲁棒性好、抗干扰能力强的优点。论文提出了基于转速环模糊逻辑控制理论的直流无刷电机的控制系统设计方案,保证了伺服控制系统具有优良的静动态特性,因而满足更多应用场合的需要。 论文具体包括以下几个部分工作: 首先,从电机本体和控制角度出发,阐述了直流无刷电机在实际应用中需要解决的关键性问题:电磁转矩脉动。详细分析了电磁转矩脉动产生的各种原因,特别是分析了相电流换向所产生的纹波转矩脉动。 其次,本文对无刷直流电动机的工作原理进行了详尽的分析,建立了三相无刷直流电动机的数学模型。并利用MATLAB/SIMULINK软件建立了三相无刷直流电动机的控制系统仿真模型。仿真模型采样的是电机控制系统中常用的双环系统(转速—电流双闭环控制)。为了提高系统的静动态特性,转速外环采用模糊PI调节器,电流内环采用PI调节器。转子位置通过直流无刷电机感应电势检测,仿真结果表明了该仿真模型控制系统与理论分析完全吻合,从而证明了模型的有效性。 然后,初步设计了伺服系统的实验图。以TI公司生产的TMS320LF2407数字信号处理器(DSP)作为整个控制电路的核心芯片,一台40w的直流无刷电机作为被控对象,完成了伺服系统的转速控制。 最后,对未来的工作给予了展望,并对全文的内容进行了总结。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:Shaikh
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
超声波电机(Ultrasonic Motor简称USM)是八十年代发展起来的新型微电机。本文针对超声波电机及其控制技术的研究现状和发展趋势,以我国研究技术相对比较成熟并有产业化前景的行波超声波电机(Traveling-wave Ultrasonic Motor简称TUSM)的伺服控制技术为研究对象,以直径60mm的行波超声波电机TUSM60为研究实例,在特性测试、动稳态性能分析,辨识模型建立、控制策略与控制算法的选择与实现等方面展开研究。本论具体的研究内容为: 在分析超声波电机研究历史和现状的基础上,结合国内外超声波电机特别是行波超声波电机控制技术的发展趋势,重点论述了行波超声波电机及其驱动控制技术的研究进展。 介绍行波超声波电机的基本结构,并从该电机的主要理论基础--压电原理、行波合成、接触模型出发,分析了行波超声波电机定子质点的运动方程.并结合定转子摩擦接触特点,分析了行波超声波电机的运行机理。 根据对行波超声波电机测试和高精度控制的要求,研制出基于双DSP和FPGA的超声波电机高性能测试控制平台。其中控制核心采用了双DSP结构,可以在对行波超声波电机进行控制的同时,将必要的参数读取出来进行分析和研究。为行波超声波电机瞬态特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基础。 对电机的瞬态、稳态特性进行的测试,可以分析驱动频率、电压以及相位差等调节量对电机输出的影响。在此基础上进一步对行波超声波电机的调节方式、控制算法选择方面进行分析,并得到相应结论。 通过对实验数据的总结和归纳,利用系统辨识中的非参数方法,建立在特定频率条件下的近似线性模型。在行波超声波电机工作范围内,辨识若干组不同频率条件下的近似线性模型,将这些模型的参数进行二维或三维拟合,可以得到一个关于行波超声波电机传递函数的模型。辨识模型的建立为合理的选择和优化控制参数,控制效果的验证等提供了行之有效的手段。 在对行波超声波电机的速度控制、位置控制展开的研究中.首先利用遗传算法对常规PI恒转速控制的控制参数整定及修正方法进行了研究;利用神经元的在线自学习能力,研究和设计单神经元PID-PI转速控制器,提高控制系统对电机非线性和时变性的适应能力;为了消除在伺服控制中,单一调节量(驱动频率)情况下,低转速的跳跃问题,研究和讨论了多调节量分段控制方法,并利用模糊控制对控制方法的有效性进行了验证;在位置控制中,利用转速控制研究的结果,研究和设计了位置--速度双环(串级)控制器,实现了电机高精度位置伺服控制。 通过对已有控制系统的改进和简化,设计和研制了具有实用化价值行波超声波电机控制器:并将研究成果应用于针对核磁成像设备而设计的行波超声波电机随动控制系统中,同时尝试了将该控制器用于高精度X-Y两维定位平台。
上传时间: 2013-07-13
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无刷直流电动机利用电子换相器代替了直流电动机的机械电刷和换向器,不但具有直流电机的调速性能,而且体积小、效率高,在许多领域已得到了广泛应用。采用无位置传感器控制技术,不但可以克服有位置传感器的诸多弊端,而且还进一步拓展了无刷直流电动机的应用领域。近些年来,无位置传感器无刷直流电动机控制技术成为大家研究的热点之一。 本课题紧扣研究热点,以方波无刷直流电动机为控制对象,设计了一套无位置传感器无刷直流电动机控制系统。该系统采用TMS320LF2407ADSP芯片作为控制核心,运用反电动势过零点检测原理和预定位与升频升压相结合的启动方法,实现无位置传感器无刷直流电动机的控制。为了提高系统的调速性能,控制方法采用了转速、电流双闭环控制。 首先,本文研究了无刷直流电动机的基本结构、性能、工作原理及数学模型,利用数学模型在Matlab/Simulink环境中建立无刷直流电动机的仿真模型。接着,给出了系统总体的设计方案,对控制系统设计中的几个关键技术--反电动势过零点及其相位补偿原理、启动、单神经元PID转速控制器以及PWM产生电路进行了深入的研究。 然后,根据控制系统总体方案和系统功能要求,进行软硬件设计。在硬件设计中,主要进行了DSP最小系统、电流和转子位置检测电路、IR2130驱动电路等方面电路的设计。在软件设计中,主要设计出了主程序和A/D中断程序。其中,主程序包括DSP系统设置、变量初始化、电机正反转选择、电机启动、速度计算及显示等方面程序;A/D中断程序包括反电动势计算、换相时刻计算、电流转速调节子程序等方面程序。 最后,经实验结果表明,电机启动快速、稳定,具有较宽的调速范围。同时,该系统还具有结构简单、可靠性高等特点,具有广泛的应用前景。
上传时间: 2013-07-08
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在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,风力发电已经成为绿色可再生能源的一个重要途径。双馈电机变速恒频(VSCF)发电是通过对转子绕阻的控制来实现的,而转子回路流动的功率是由发电机运行范围所决定的转差功率,因而可以将发电机的同步转速设定在整个运行范围的中间。如果系统运行的转差率范围为±30%,则最大转差功率仅为发电机额定功率的30%,因此交流励磁变换器的容量可大大减小,从而降低成本。该变换器如果加上良好的控制策略,则系统运行将具有优越的稳态和暂态运行性能,非常适用于风能这种随机性强的能源形式。本文对变速恒频双馈机风力发电系统的若干关键技术,如空载柔性并网、带载柔性并网、解列控制、最大功率点跟踪、电网电压不平衡运行、低电压故障穿越等问题进行了深入研究,论文的主要工作如下: 根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特点,将电网电压定向的矢量控制方法应用在双馈发电机的并网发电控制上。研究了一种基于电网电压定向的双馈机变速恒频风力发电柔性并网控制策略,在变速条件下实现无电流冲击并网和输出有功、无功功率的解耦控制,建立了交流励磁发电机柔性并网及稳态运行的控制模型,对柔性并网及其逆过程的解列分别进行了仿真和实验研究。 提出了一种以向电网输送净电能最多为目标的最大功率点跟踪控制策略,在不检测风速情况下,能够自动寻找并跟随最大功率点,且不依赖风力机最佳功率特性曲线,提高了发电系统的净输出能力,具有良好的动、静态性能。仿真和实验结果证明了本控制策略的正确性和有效性。 对网侧变换器分别进行了幅相控制和直接电流控制策略的研究。结果表明:幅相控制策略简单实用,可以得到正弦波电流,且波形谐波小,实现了单位功率因数运行,但响应速度相对较慢;而直接电流控制策略具有网侧电流闭环控制,使网侧电流动、静态性能得到提高,实现对系统参数的不敏感,增强了电流控制系统的鲁棒性,但算法相对复杂。 在电网不平衡条件下,如果以传统的电网电压平衡控制策略设计PWM整流器,会使系统出现不正常的运行状态。为了提高三相PWM整流器的运行性能,本文对电网电压不平衡情况下三相PWM整流器运行控制策略进行了改进,研究了消除负序电流和抑制输入功率二次谐波的控制策略,实现了线电流正弦、负序输入电流为零及总无功功率输入为最小的目标。 为了提高VSCF风力发电系统的运行能力,本文对电网故障时双馈风力发电系统低电压穿越控制(LVRT)进行了研究,在不改变系统硬件结构的情况下,通过改变励磁控制策略来实现LVRT;在电网故障时使电机和变换器安全穿越故障,保持不脱网运行,提高系统的稳定性和安全性。
上传时间: 2013-07-09
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