本文主要介绍了如何运用可编程逻辑器件(FPGA)实现电机的变频调速控制系统。 目前，电机控制芯片主要有两种选择。一种是专用集成芯片(ASIC)，一种是单片机(MCU)或数字信号处理器(DSP)。而FPGA的数字资源丰富、工作频率高、可在系统编程等特点使得开发灵活、开发周期相对短，可以取代前二种通用的方式。本文利用80C196KC和FPGA控制感应电机，简化了硬件和软件设计，并充分利用了FPGA的快速性，利用FPGA，除本身可以用来控制电机以外：可以制成通用的“IP核”应用到MCU(或DSP)，或是作为片内外设，这样就节约了片内资源；另外，它还是ASIC设计的验证的必经阶段，这是本文选题和工作的意义。本文设计的FPGA调速控制系统以及2个IP核，下载到芯片，通过验证。 本文第一章绪论介绍了可编程逻辑器件的发展、应用，以及EDA的发展历程，还介绍了ASIC等。针对FPGA的快速发展，论述了它在变频调速技术应用中的优势。 第二章介绍了交流电动机变频调速技术及其相关技术的发展和应用情况。着重介绍了电压空间矢量调制方式，以及矢量控制技术、技术发展。 第三章详细介绍了SVPWM调速系统整个系统的FPGA设计，给出了设计思路、具体方案、逻辑时序分析；最后给出了软件仿真结果和实验波形对照。文中还给出了SVPWM调速系统运用的FPGA设计结果，驱动电机，得到实验波形。论证了FPGA在调速系统应用中的可行性和意义。 第四章介绍了作者针对课题相关的一些内容所设计出的IP核，给出的实验结果等。 论文最后，对本课题所做的工作进行了简单的总结。
上传时间： 2013-04-24
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数字控制的交流调速系统所选用的微处理器、功率器件及产生PWM波的方法是影响交流调速系统性能好坏的直接因素。在介绍了正弦脉宽调制(SPWM)技术的基础上，设计了一种以8098单片机作为控制器，以智能功率模块IPM为开关器件的变频调速系统。通过软件编程，产生正弦脉冲宽度调制波形来控制绝缘栅双极晶体管的导通和关断，从而达到控制异步电动机转速的目的。实验结果表明，该系统可调频率调电压，稳定度高，调速范围宽，具有较强的实用价值 Abstract: AC variable speed with digital control systems used microprocessors， power devices and generate PWM wave is the direct factors of affecting the performance AC speed regulation system. On the basis of introducing the sinusoidal pulse width modulation (SPWM) technology，this paper designed variable speed system which used 8098 as a controller， intelligent power module IPM as switching device. Through software programming， resulting in sinusoidal pulse width modulation waveform to control the insulated gate bipolar transistor turn on and off， so as to achieve the purpose of speed control of induction motors. Experimental results show that the system can adjust frequency modulation voltage， high stability， wide speed range， has a strong practical value.
上传时间： 2013-11-14
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电梯的开关门过程是一个变速运动过程 ,需要对电梯门系统的驱动电机进行调速控制；本文提出了一种以高性能单片微机87C196MC 为核心的电梯门机变频调速控制系统，功率驱动电路采用驱动MOSFET 的专用集成电路IR2130；分析了基于PWM 技术控制电梯门机运行的方法；采用单片微机和功率驱动专用集成电路将门系统电机的交流变频器和驱动控制器集为一体,得到了一种可靠性高、控制灵活、成本低、体积小的电梯门机控制器。关键字：变频器；正弦脉宽调制；电梯门机系统 电梯的门机系统是电梯的一个非常重要的子系统。门机系统性能的优劣直接关系着整个电梯系统能否正常地运行。所以说，对门机系统的设计开发及制造是电梯系统设计开发及制造的一个关键环节。从控制这个角度来说，研究的重点应侧重于如何把先进的变频调速技术应用到门机系统中，使门机系统能高效经济可靠地运行。在目前的工程实践中，交流电机的变频调速策略主要有两种方法，即正弦脉宽调制方法（SPWM）和空间矢量脉宽调制方法（SVPWM）。其中SPWM 的基本原理就是用正弦波和高频三角载波比较产生PWM 脉冲序列：当基波（正弦波）高于三角载波时，相应的开关器件导通，反之，当基波低于三角载波时，相应的开关器件截止。产生的PWM 脉冲序列作为逆变器功率开关器件的驱动控制信号。本电梯门机变频调速系统就是采用SPWM 调制方法，采用INTEL 公司的16 位高性能微控制器87C196MC 作为核心控制芯片，由87C196MC 的PWM 波形发生模块产生PWM 信号去驱动功率电路，从而带动门机按照预先设定的运行曲线运行。
上传时间： 2013-10-16
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基于变频调速的水平连铸机拉坯辊速度控制系统Frequency Inverter Based Drawing RollerS peedC ontrolSy stem ofHorizontal Continuous Casting MachineA 伟刘冲旅巴(南 华 大 学电气工程学院，衡阳421001)摘要拉坯辊速度控制是水平连铸工艺的关键技术之一，采用变频器实现水平连铸机拉坯辊速度程序控制，由信号发生装置给变频器提供程控信号。现场应用表明该控制系统速度响应快，控制精度高，满足了水平连铸生产的需要。关键词水平连铸拉坯辊速度程序控制变频器Absh'act Speedc ontorlof dr awingor leris on eo fth ek eyte chnologiesfo rho rizontalco ntinuousca stingm achine.Fo rth ispu rpose,fr equencyco nverterisad optedfo rdr awingor lersp eedp rogrammablec ontorlof ho rizontalco ntinuousca stingm achine,th ep rogrammableco ntorlsi gnalto fr equencyc onverteris provided场a signal generator. The results of application show that the response of system is rapid and the control accuracy is high enough to meet thedemand of production of horizontal continuous casting.Keywords Horizontalco ntinuousc asting Drawingor ler Speedp rogrammablec ontrol Ferquencyin verter 随着 现 代 化工业生产对钢材需求量的日益增加，连铸生产能力已经成为衡量一个国家冶金工业发展水平的重要指标之一。近十几年来，水平连铸由于具有投资少、铸坯直、见效快等多方面的优点，国内许多钢铁企业利用水平连铸机来浇铸特种合金钢，发挥了其独特的优势并取得了较好的经济效益〔1,2)0采用 水 平 连铸机浇铸特种合金钢时，由于拉坯机是水平连铸系统中的关键设备之一，拉坯机及其控制性能的好坏直接影响着连铸坯的质量，因此，连铸的拉坯技术便成为整个水平连铸技术的核心。由于钢的冶炼过程是在高温下进行的，钢水温度的变化又容易影响铸坯的质量和成材率，因此，如何能在高温环境下控制好与铸坯速度相关的参数(拉、推程量，中停时间和拉坯频率等)对于确保连铸作业的进一步高效化，延长系统的连续作业时间十分关键。因此，拉坯辊速度控制技术是连铸生产过程控制领域中的关键技术之- [31
上传时间： 2013-10-12
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矢量变换控制的异步电动机变频调速系统是一种高性能的调速系统，已经在许多需要高精度、高性能的场合中得到应用。以矢量变换为基础的许多控制方法，诸如无速度传感器控制、自适应控制等正在发展中。本文对异步电动机变频调速系统进行了研究，利用异步电动机在二相同步旋转MT坐标系下的数学模型，使用MATLAB中的仿真工具箱SIMULINK分别对开环控制系统和闭环矢量控制变频调速系统进行了仿真。在开环控制系统的仿真中，推导出一种异步电动机在MT坐标系下的仿真模型，该模型具有结构简单、静态、动态性能良好的特点，同时这个仿真模型也用于闭环系统。在闭环控制系统的仿真中，设计了一个速度、磁链闭环的电流滞环型PWM变频调速系统，并且使这个闭环系统在SIMULINK中加以实现。本文同时还应用非线性反馈解耦理论将矢量控制的闭环系统分解为线性化的转速子系统和转子磁链子系统，两个子系统中的速度调节器和磁链调节器可按线性理论设计。仿真结果证明这两个变频调速系统具有良好的动态、静态性能。其中的一些仿真模块也可用于其它控制策略的变频调速系统中。
标签： MatiabSimulink 异步电动机 变频调速系统
上传时间： 2013-04-24
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从双馈电机的基本工作原理出发,分析双馈电机调速的特点,引入矢量控制技术,进行坐标变换,得出双馈电机同步坐标系上的数学模型.用MATLAB的S函数建立双馈电机仿真模型,对双馈电机起动性能进行分析.对双馈电机的调速性能进行了详细讨论,得知双馈电机要完全进行调速必须实现MT轴转子电压矢量的完全解耦.为此我们确定双馈电机调速时的矢量控制策略即转子电流定向的矢量控制.在进行定子磁场定向后,保持转子电流与定子磁链相垂直,进行转子电流定向.双馈电机转子电流定向矢量控制调速系统完全分为两个通道,解除了双馈电机的内部耦合,实现电机的励磁电流与转距电流的分别控制,使双馈电机的调速性能优异.试验证明调速系统具有变频器功率小、功率因数高、动态性能好、调速范围广等优点,适用于风机、泵类负载的调速,有良好的工业应用前景.
上传时间： 2013-07-02
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该论文在研究永磁同步电动机运行原理的基础上详细讨论了其变频调速的理论并且设计了一套基于DSP的永磁同步电动机磁场定向矢量控制系统.永磁同步电动机相对感应电动机来说具有体积小、效率高以及功率密度大等优点,因此自从上个世纪80年代,随着永磁材料性能价格比的不断提高,以及电力电子器件的进一步发展,永磁同步电动机的研究也进入了一个新的阶段.永磁同步电动机既区别于感应电动机又与电励磁同步电动机相比有自身的特点,因此该论文首先从永磁同步电动机的本身出发,讨论了其稳态运行原理,分析了永磁同步电动机的转矩特性、功率特性及效率.矢量控制理论的发明是交流调速领域中的一个重大突破,该论文详细讨论了永磁同步电动机的矢量控制,在推导其精确数学模型的基础上分析了矢量控制理论用于永磁同步电动机控制的几种电路控制策略,包括了i<,d>=0控制、cosψ=1控制,以及最大转矩/电流控制方式,并且开发出基于DSP的全数字永磁同步电动机的矢量控制系统,给出了其软、硬件的设计方案.弱磁控制是永磁同步电动机矢量控制又一方面,论文分析了永磁同步电动机弱磁调速的原理以及弱磁扩速困难的原因,并由此提出了两种特殊转子结构的新弱磁方案.直接转矩控制是继矢量控制后交流调速领域的又一个高性能控制方法,论文最后讨论了直接转矩控制理论在永磁同步电动机控制上的运用,并使MATLAB工具对永磁同步电动机的直接转矩控制系统进行了仿真研究,仿真结果表明,直接转矩控制具有动态性能好,静差小以及鲁棒性好的特点.
上传时间： 2013-07-06
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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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直接转矩控制技术，是继矢量控制技术之后出现的又一种新的控制思想，其控制手段直接，系统响应迅速，具有优良的静、动态特性，系统鲁棒性好，因而受到了普遍关注并得到了迅速发展。 本论文从交流调速技术的发展开始，分析了异步电机直接转矩控制的基本原理，推导了u-l、i-n两种磁链模型，并对这两种磁链模型的适应范围和特点进行了分析，然后推导了在全速范围都适用的u-n模型。u-n模型的特点是：低速下工作于i-n模型，高速下工作于u-i模型，高低速之间自然过渡，加之引入电流调节器对电流观测值进行补偿，大大提高了模型的观测精度。 然后以交流电力机车为例，介绍了直接转矩控制技术在交流调速系统中的应用，并根据电力机车的牵引特性，设计了不同的控制策略： (1)低速区：采用圆形磁链的直接转矩控制； (2)高速区：采用六边形磁链的直接转矩控制； (3)弱磁区：通过改变磁链给定值来调节转矩，实现恒功率调节。 同时应用MATLAB/SIMULINK软件建立了直接转矩控制系统的仿真模型，并得出了仿真结果，验证了该方法的正确性。 最后介绍了无速度传感器的直接转矩控制方法，推导了基于模型参考自适应(MRAS)理论的转子转速的辨识方法，建立了转子转速的辨识模型，并得到了仿真结果。
上传时间： 2013-04-24
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如今电力电子电路的控制旨在实现高频开关的计算机控制，并向着更高频率、更低损耗和全数字化的方向发展。现场可编程门阵列器件(Field Programmable Gate Arrays)是近年来崭露头角的一类新型集成电路，它具有简洁、经济、高速度、低功耗等优势，又具有全集成化、适用性强，便于开发和维护(升级)等显著优点。与单片机和DSP相比，FPGA的频率更高、速度更快，这些特点顺应了电力电子电路的日趋高频化和复杂化发展的需要。因此，在越来越多的领域中FPGA得到了日益广泛的发展和应用。 本文提出了一种采用现场可编程门阵列(FPGA)器件实现数字化变频调速控制系统的设计方案。该系统能产生三相六路正弦脉宽调制（SPWM）波形；调制频率范围为0～4KHZ，分7级控制；16位的速度控制分辨率；载波频率分8级控制，最高可达24KHZ；系统接口兼容Intel系列和Motorola系列单片机；该系统控制简单、精确，易修改，可现场编程；同时具有脉冲延时小、最小脉冲删除、过压和过流保护功能等特点，可应用于PWM变频调速系统的全数字化控制。文中对方案的实现进行了详细的论述，主要包括系统设计的理论分析，系统结构设计及在FPGA硬件上的实现，最终验证了该控制系统的可行性和有效性。 数字化设计是本系统的特点，系统最终生成的三相SPWM脉冲是基于三相正弦调制波和三角载波比较得到的。设计时，充分结合FPGA器件的结构特点，利用一种改进结构的数字控制振荡器（NCO）来产生正弦波样本，在一定程度上解决了传统NCO产生正弦波的精度和频率相互制约的问题；把分时复用数字通信原理结合到系统的设计中，设计出分时运算电路，使得系统在同步时钟下，生成三相正弦调制波而不影响系统的速度，同三角载波逻辑比较后，最终得到三相SPWM脉冲序列。
上传时间： 2013-07-05
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