永磁无刷直流电动机利用转子上的永磁体激磁,采用电子换相取代机械换相,结构简单、体积小、效率高,在许多领域得到了广泛应用。但是,由于永磁无刷直流电动机本身存在较大的转矩脉动,从而使电机运行性能存在缺陷,限制了它在精密传动系统中的应用。本文在开发完成永磁无刷直流电动机控制系统的基础上,针对如何减小和抑制自控式永磁电动机转矩脉动这一问题,提出了一种混合控制策略:利用原有的六个离散位置信号,在三三导通控制策略的基础上,融入矢量控制策略,使得电机在运行过程中定子的基波磁势与转子磁势尽量保持在90°左右,来实现近似正弦波电流驱动,可以在不增加系统成本的基础上,较好地抑制电磁转矩脉动,并通过实验验证其正确性,其主要内容如下: 第二章主要阐述了永磁无刷直流电动机的运行原理,给出了电机的数学模型,在此基础上,利用Matlab/Simulink软件建立了电机及控制系统的仿真模型,并给出了仿真和实验波形。 第三章介绍基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流无刷电机控制器的设计,并对系统主电路、驱动模块、电流检测、过压保护等电路作了详细的介绍,对设计中容易出现的问题进行分析,搭建了整个系统的硬件平台。 第四章介绍了常规的矢量控制技术,提出了一种混合控制策略的新方法:利用霍尔位置传感器的六个位置信号,使得电机在运行过程中定子的基波磁势与转子磁势尽量保持在90°左右,从而达到控制器简单、转矩脉动降低的目的。并分析了这种控制策略在匀速、加减速情况下的运行性能。 第五章在前几章分析的基础上,完整给出了混合控制策略的软件编程方法,并按照模块化的思想,把软件分成多个独立模块,并重点介绍了系统启动、转速计算、转子位置计算、sinθ和cosθ的计算、PWM输出等几个部分,并给出实验波形验证其可行性。
上传时间: 2013-05-30
上传用户:时代将军
TPMS是轮胎压力监视系统“TirePressureMonitoringSystem”的英文缩写形式,主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和低气压进行报警,以保障行车安全,是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。 在汽车的高速行驶中,轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的,也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计,在国内的高速公路上,由爆胎引发的交通事故占事故总数的70%。在美国,这一比例更高达80%[1]。爆胎造成的经济损失巨大,怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题,研究表明,保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。于是汽车轮胎气压监视系统TPMS(TirePressureMonitoringSystem)应运而生。 TPMS系统主要有二个部分组成:安装在汽车轮胎里的远程轮胎压力监测模块(RemoteTirePressureMonitoring)和安装在汽车驾驶台上的中央监视器(LCD显示器)。远程轮胎压力监测模块直接安装在每个轮胎里测量轮胎压力和温度模块,将测量得到的信号调制后通过高频无线电波(RF)发射出去。一个TPMS系统有4个或5个(包括备用胎)RTPM模块。中央监视器接收RTPM模块发射的信号,将各个轮胎的压力和温度数据显示在屏幕上,供驾驶者参考。如果轮胎的压力或温度出现异常,中央监视器根据异常情况,发出不同的报警信号,提醒驾驶者采取必要的措施;同时驾驶员可以根据实际情况设定温度和压力报警上下限。 随着中国经济的持续发展,汽车越来越多地进入普通家庭,对汽车安全性能的要求越来越高,因此、研究高性能、高可靠性的汽车轮胎压力检测系统有着十分重要的现实意义。
上传时间: 2013-06-06
上传用户:scorpion
电机是现代生产中的重要电气设备,电机的故障会对生产造成重大影响,因此需要监测电机的运行状态。同时,不断提高的环保标准要求控制电机的噪声。测试和分析电机的振动为电机的故障诊断和电机的噪声控制提供了途径,因此有必要建立一个电机振动测试分析系统。 过去20多年来,虚拟仪器技术取得了长足发展,在工程测试等领域得到了广泛的应用。相比于传统仪器,虚拟仪器技术具有性能高,扩展性强等诸多优势。LabVIEW是虚拟仪器软件开发平台中最常用的一个。 本文在虚拟仪器的基础上开发了电机振动测试分析系统,主要内容包括以下几个方面: 1.电机振动测试分析平台的建立,以LabVIEW为软件开发平台,配合数据采集卡,加速度传感器等硬件设备建立了电机振动信号采集与处理的虚拟仪器系统,完成振动信号的采集、显示、处理、数据管理等一系列功能; 2.电机振动信号处理方法的研究,深入分析了傅里叶变换、时频分析、小波分析等在电机振动信号处理中的优缺点,着重研究了独立分量分析等新技术在电机内部振动信号处理上的应用,针对电机振动的特性,给出了各种信号处理方法的参数优化: 3.电机故障诊断的研究,针对电机故障特征量的提取和选择提出了作者自己的见解,建立了基于振动的最小二乘支持向量机电机故障诊断,实例证明了支持向量机在电机故障诊断上的有效性; 4.针对电机故障诊断中故障样本不易获得的特点,提出了基于支持向量数据描述的多层分类器,是一种较有应用价值的新方法。
上传时间: 2013-06-24
上传用户:黄华强
自上世纪初以来,电力发电、输配电系统都是三相系统。因此,大多数电机调速系统都是由三相电机与三相变频器构成的。但是目前三相电机的地位已经受到一定的挑战,一是在低压大功率的传动场合,二是在对系统可靠性要求很高的场合。而多相电机调速系统除了可以用低压功率器件实现大功率等级外,具有多相冗余结构使调速系统的可靠性得以改善。因此,多相电机调速系统的研究受到日益广泛的关注。 和常规的三相感应电机相比多相感应电机有着许多优点,例如多相感应电机在一相或多相定子绕组开路和短路时仍然可以起动或继续运行,转矩脉动小,转子损耗小,运行性能好,可以在不提高相电压的情况下增加电机的容量,比较适合应用于舰艇推进系统等方面。 本文在传统的三相电机调速系统的基础上,致力于研究多相电机调速系统,以多相感应电机为主要研究对象,进行了深入的研究,主要包括以下几个方面: 1、对多相电机调速系统作了较为全面的综述,介绍了多相电机调速系统的特点和国内外研究现状。 2、研究了多相感应电机的基本结构。从电机的绕组连接方式入手,对多相感应电机进行了谐波分析,从理论上证明了多相电机相对于三相电机在减小谐波含量方面的优越性,同时探讨了多相感应电机的数学模型。 3、在三相感应电机电磁设计程序的基础上整理推导了多相感应电机的电磁设计程序,并用Visual C++编程语言开发了多相感应电机的电磁设计软件。 4、对多相感应电机的电磁场进行了详细的分析,运用电磁场有限元分析软件Maxwell 2D对本论文中的样机的瞬态磁场进行分析,分析结果同用VC所编写的电磁设计程序的计算结果进行比较,验证了所设计样机数据的合理性。
上传时间: 2013-07-30
上传用户:是王洪文
电动摩托车具有零排放、低噪声等优点,是真正的绿色环保轻型交通工具,它以方便j快捷等特点被越来越多的人们所接受,成为大中城市公共交通的理想补充。而无刷直流电动机以其控制简单、可靠性高、输出转矩大等优点,被大量地用作电动摩托车驱动电机。本文主要研究基于AVR单片机的电动摩托车控制技术。 首先,分析了电动摩托车的发展趋势,以及无刷直流电动机能在电动摩托车驱动领域得到广泛应用的原因,并探讨了电动摩托车无刷直流驱动电机的控制方法。 其次,在分析无刷直流电动机工作原理的基础上,构造了无刷直流电动机的数学模型,确立了通过PWM调节改变电枢电压的大小来调节转速的控制策略。 第三,采用ATMEL公司的ATmega88单片机为控制核心,设计了包括电流检测与保护、位置信号检测、功率开关管驱动、电源转换和电压采样与欠压保护等一系列硬件电路,充分利用了ATmega88单片机成本低、功能丰富、运算能力强等优点,简化了控制电路,提高了控制系统的可靠性,降低了控制成本。 第四,采用C语言编写了控制程序,完善了控制功能,实现了软、硬件控制方法的结合。使用ICC-AVR集成开发环境和SL-ISP在线编程,降低了开发成本;采用模块化设计方法设计控制程序,提高了程序的可维护性。完成的功能模块主要包括启动与换相模块、电动机转速调节模块、过电流与堵转保护模块、欠电压保护模块和定速巡航模块等。 最后,对开发的控制系统进行了调试,并对实验结果进行了分析。结果表明,控制系统运行可靠、实时性好,证明ATmega88单片机适合用作电动摩托车驱动电机的控制芯片。
上传时间: 2013-05-20
上传用户:lanhuaying
选相控制开关又称同步开关或相控开关,其实质就是控制开关在电压或电流的期望相位完成合闸或分闸,以主动消除开关过程所产生的涌流和过电压等电磁暂态效应,提高开关的开断能力。本论文以电力系统的无功补偿为背景,分析了随机投切电容器组的暂态过程所带来的各种危害,从而提出选相投切技术;本文以真空开关选相投切电容器组为研究对象,着重介绍了电容器组选相投切技术的相关理论,给出了电容器组选相投切的控制策略,为同步开关选相控制器的设计提供了理论依据。 双稳态永磁机构结构简单、动作稳定可靠,其出力特性能与真空开关良好匹配,在中压领域得到越来越广泛的应用。相控真空开关采用三相独立操动的双稳态永磁机构,其操作电源为由大功率电力电子器件控制的储能大容量电容器,通过多次的测试结果表明双稳态永磁机能很好地满足相控开关的要求,是相控开关的理想选择。 IPM(智能功率模块)作为一种新型的大功率开关器件,以其设计简单(内置驱动和保护电路),低功耗,开关速度快等特点成为越来越多设计者的首选,得到了越来越广泛的应用。本文讨论了IPM在选相投切电容器组中的相关逻辑控制策略,光耦隔离驱动,IPM过流、过热相关保护等内容,设计了以DSP(TMS320LF2407A)为核心的永磁机构同步控制系统,实时采集电网信号,经过FIR数字滤波提取零点,通过IPM控制大容量电容器放电来驱动永磁机构,实现断路器在期望相位上分断或关合以减小暂态冲击,并保证储能电容器的一次储能完成一次完整的O-C-O操作。 通过相关试验测试,表明本系统已经初步达到了设计所要达到的预期效果,为以后的研究以及同步控制控制系统的完善和优化提供了有益的经验和参考。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:diets
矿井高压电网多以6KV 供电为主,高压防爆开关成为了井下供电系统的最为关键的设备之一。近年来,由于煤矿开采中因电气保护失控而引发事故的增长,国家对井下供电系统的可靠性、安全性的要求越来越高,因而采用现代化新技术对矿井下高压控制设备进行技术改造和创新被提到了一个重要的高度。随着微机技术的应用与发展,以单片机为核心的高压开关智能综合保护技术,能够较好地完成对多路信号进行处理,增强和增加了保护的功能,其应用对于提高供电质量、保证人身安全、完善电网保护都具有很重要的现实意义。本文设计了一个双CPU 的保护控制系统,双CPU 结构就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增强型51 单片机STC89C58RD+进行分工合作并行处理,前者作为从CPU 完成各种保护功能,后者作为主CPU 完成参数的整定、显示、数据下放以及PROFIBUS 通讯扩展。既能充分利用DSP 的高速数据处理性能,提高保护动作特性; 同时,在不影响数据处理的情况下又扩展了人机界面和总线通讯功能。 本文从理论上分析了矿井高压电网中性点不接地系统的主要故障的电气特征,并有针对性地提出了零序电流方向型选择性漏电保护、相敏短路保护和绝缘监视保护,然后分析了采样原理和算法,确定了同步交流采样和全波傅立叶算法相结合的采样计算方法。此外,针对系统可能遇到的各种干扰,在硬件、软件两方面进行了抗干扰设计。最后通过试验数据验证了系统对线路故障具有可靠的动作特性。 该保护控制系统性能稳定、动作可靠,简单的按键操作和醒目的液晶显示给工作人员带来了极大方便,实现了检测、保护、控制和通讯的一体化。 本课题是围绕着天津市科技攻关立项项目“矿用高压隔爆开关智能控制系统的开发”来进行地研究。
上传时间: 2013-06-11
上传用户:xiangwuy
现代交流调速系统中,永磁同步电机(PMSM)由于其良好的性能,正得到越来越广泛地应用。永磁同步电机的控制策略有很多,不同的控制策略各有千秋。有的满足了高性能要求,但成本却很高;有的满足了硬件低成本要求,但软件算法非常复杂、或者性能不理想,等等。因此,针对实际的应用场合,开发出性能价格比优越的控制器系统是非常有价值的。 本课题就是基于此思想,兼顾硬件成本和软件可行性,运用低成本策略、较优的软件算法设计出双闭环控制器系统,在低成本传感器条件下实现了永磁同步电机正弦波驱动控制。 本文根据永磁同步电机磁场定向下的空间矢量数学模型,对其控制所需的位置、速度和电流参数展开分析。提出了基于离散位置信号进行位置预估的原理,并分析了复杂工况下位置信号的矫正问题。利用BLDC方式与SVPWM方式的转换,解决了肩动过程中永磁同步电机脉动和失步问题。分析了基于英飞凌XC164CM单片机系统直流侧电阻采样计算相电流原理。设计了基于英飞凌XC164CM单片机的控制系统,外围功率驱动电路以及过电流保护等电路。编制了基于离散位置信号的永磁同步电机电压空间矢量(SVPWM)控制策略的C语言程序,完成了软件和系统的调试。 最后,进行了一系列的实验论证,并取得了理想的效果。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:gaorxchina
随着变电站自动化、通信和微电子等技术的快速发展,在变电站自动化系统领域出现了大量基于微处理器/控制器的智能电子设备,变电站自动化的水平在不断提高,系统集成成为趋势。在这一发展过程中,互操作性差已经开始成为“瓶颈”问题,即不同厂商或同一厂商在不同时期的智能电子设备采用的网络和通信协议可能不相同,使得智能电子设备之间需要协议转换才能集成到一个变电站系统,从而增加了系统的成本和复杂性,影响了系统的实时性和可靠性。为了解决这个问题并适应将来快速更新的计算机和通信技术,国际电工委员会于2005年正式颁布了关于变电站自动化网络通信的国际标准IEC61850。本文围绕基于IEC61850的变电站网络通信和符合该标准的智能电子设备网络通信装置的实现展开研究,分为IEC61850标准的体系分析和具体模型的构建、基于IEC61850的通信网络的特征及规划、变电站通信网络数据流建模及网络通信性能仿真、符合该标准的智能电子设备网络通信装置的设计几部分。 IEC61850是一套完备的、面向未来的变电站通信网络与系统标准,本文首先介绍了其制定背景、结构体系和主要内容,分析了信息模型的内涵、技术特征和建模方法,并针对变电站中最为重要的两类模型--采样值报文传输模型和通用变电站事件传输模型进行了具体的模型构建和通信映射。 实现IEC61850通信的物理承载是以太网,本文首先通过对以太网的技术特征进行分析,得出其通信特性,然后研究和分析了变电站通信网络对环境、规模、安全性、可靠性和实时性等要求,其中对网络传输延时的特性进行了深入研究。在上述分析的基础上,对变电站通信网络进行了规划和构建,提出了使用适用的网络拓扑、报文加入优先级标签、采用基于多VLAN的节点分布规划和网络冗余等提高实时性和可靠性的改进措施。 区别于传统的以太网通信,变电站通信网络中存在多种数据流,是要进行特殊处理的。本文首先对基于IEC61850的变电站通信网络的数据流进行分析并划分类别,根据其特性建立了数学模型。然后归纳了网络模拟的一些技术和方法,并通过基于NS-2的网络模拟技术对变电站通信网络的性能进行了动态模拟,得出了相关的网络性能指标。模拟结果证明了使用交换式以太网、报文引入优先级标签和采用基于多VLAN的节点分布规划等提高实时性措施的正确性,有利于变电站的网络规划和建设以及智能电子设备通信装置的设计。 从现代电力系统的信号源开始,首先分析了电子式互感器数字接口的要求并建立数学模型,然后采用模块化的思想设计出相应的具体软/硬件,实现了基于IEC61850的电子式互感器数字接口的通信装置样机。在此基础上将此装置经过扩展和修改用于其他的智能电子设备的网络通信,使其具有广泛使用性和兼容性。最后设计了试验环境,通过测试验证了该样机的通信性能满足要求并具有较高的可靠性。
上传时间: 2013-07-08
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随着电力电子装置越加广泛的投入使用,电能得到了更加充分的应用,但是伴随而来的是越来越多的非线性、冲击性负载的投入使用,电网中谐波污染日益严重,在针对此类谐波抑制和无功补偿装置的研究中,电力有源滤波器APF得到了广泛应用. 与传统无源滤波器比较,有源电力滤波器具有动态响应特性好,滤波特性不受系统阻抗的影响等优势.而APF所采用的谐波电流检测方法,直接决定了谐波的检测精度和跟踪速度,是决定谐波补偿特性的关键.本论文重点研究了谐波电流检测方法. 在众多有源滤波器的谐波及无功电流检测算法中,基于三相瞬时无功功率理论的应用最为广泛.应用此理论的i<,p>-i<,q>岛检测方法计算简单,具有较好实时性,适合电流快速检测的优点;但同时也存在很多局限性. 本文首先通过分析、比较总结出各类APF的优缺点和适用性,系统地研究了有源电力滤波器的两个关键技术:谐波电流检测和PWM信号发生器的控制策略;在此基础上,针对在负载电流有较大突变时补偿电路会产生较大畸变影响补偿效果的问题,以及三相电压畸变时i<,p>-i<,q>检测法存在的误差等问题,从基于DSP控制的三相四线制并联型有源电力滤波器的结构出发进行优化设计,提出了一种改进的i<,p>-i<,q>检测法,在该检测法中增加了平衡.APF直流侧电容总电压和上下电容电压的闭环控制,以消除负载电流突变时产生的畸变;并采用一种新颖的基于低通滤波的A相正序电压提取单元来代替原始的i<,p>-i<,q>检测法的PLL锁相环,在三相电压畸变情况下仍可以正确提取A相正序电压,以精确检测出谐波和无功电流. 最后通过MATLAB6.5对系统进行了仿真验证,仿真结果表明该算法能有效保证检测效果的实时性和精确性,证明了该算法的可行性.
上传时间: 2013-04-24
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