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控制环

  • 异步电动机矢量控制变频调速系统产品化研制.rar

    矢量控制变频调速系统是国内当前电气传动和自动化领域研究的热点和技术攻坚的难点。矢量控制技术作为一种先进的控制策略,是在电机统一理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上发展起来的,具有先进性、新颖性和实用性的特点。其思想就是将异步电动机的数学模型通过坐标变换,将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,以期达到独立控制电机转矩的效果。 本课题基于矢量控制的基本原理,采用TI公司最先进的电机控制专用DSP芯片TMS320F2812,开发出了一套基于转子磁链位置估计和转子速度估计的电流转速双闭环的转子磁场定向直接矢量控制变频调速系统,并实现了实际运行,初步达到了产品化的目标。主要的工作如下: (1)从电机数学模型和坐标系变换入手,采用电流转速双闭环的转子磁场定向直接矢量控制方案,深入探讨了SVPWM和矢量控制的基本原理,并完成了调速系统的功能框图; (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模块PM50RSA120,设计了调速系统的硬件电路,包括控制电路,驱动电路,电源电路和操作面板电路等; (3)设计了基于转子磁链位置估计和速度估计的电流转速双闭环的转子磁场定向直接矢量控制变频调速系统的软件部分,给出了调速系统的软件流程图和各子模块的具体实现; (4)采用先进的自适应Fuzzy-PI调节器来代替传统的PI调节器作为速度控制器,取得了较好的控制效果; (5)搭建了整个变频调速实验平台,进行了整机测试,给出了实验结果和结论。 该系统已经成功应用于矢量变频器成品生产中,在北京天华博实电气有限公司的变频器生产车间进行了相应的实验。实验表明,该系统具有良好的动静态性能,运行稳定,抗干扰能力强,获得用户好评,不失为一套具有先进性、新颖型、实用性的高性能变频调速系统。

    标签: 异步电动机 变频调速系统 矢量控制

    上传时间: 2013-05-25

    上传用户:er1219

  • 大容量并联电力有源滤波器性能改善控制技术研究.rar

    随着对电能应用高效率的要求,基于电力电子技术的非线性负载等开关设备的应用越来越普遍,这些开关设备造成的谐波成分对电网的污染也越来越严重。这些谐波会影响其它电气设备的正常工作,危及电网安全。电力有源滤波器由于能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,得到了广泛的研究。 本文是在课题组380V、260kVA纯有源电力滤波器项目方案的论证阶段,为提高大容量单台纯有源滤波器的效率和动、稳态性能而做的分析、设计和仿真验证工作。论文首先介绍了通过LCL滤波器与电网相连的并联电力有源滤波器的主电路结构,进而分析了这种主电路结构在大容量和低开关频率场合对开关纹波衰减的优势。通过比较PI控制和状态反馈控制,选取全状态反馈来达到对系统的稳定控制。 将电网处理为扰动输入,对LCL主电路在静止abc坐标系中进行了建模,然后选取系统闭环期望极点设计了控制系统。为消除电网这个外部输入对指令电流跟踪的影响,引入了电压前馈,并从理论上推导了前馈的具体关系式。之后引入了观测器,并把对电网输入的建模考虑进了观测器,消除了电网输入对状态估计和补偿输出造成的偏差。在电力有源滤波器实际安装时,电网进线和变压器的电感是不确定的,其会加在LCL的网侧电感上,从而使对系统基于状态空间的建模产生偏差,因此文章研究了所设计的控制器对LCL网侧电感变化的适应性。为保证电力有源滤波器的稳态指标,对状态反馈后的系统设计了重复控制器。 最后,基于设计的控制器在MATLAB/Simulink环境下建立了对1MW不控整流负载进行补偿的电力有源滤波器系统模型,进行了仿真;并对动静态性能进行了分析,验证了设计和理论分析的正确性。

    标签: 大容量 并联 电力

    上传时间: 2013-06-20

    上传用户:哇哇哇哇哇

  • 基于模糊PID控制开关电源的研究.rar

    高频开关电源系统具有体积小、重量轻、高效节能、输出纹波小等优点,现已开始逐步成为现代电源系统的主流。但是在传统的开关电源技术中,它通常是采用模拟电路来实现电压或电流控制的。近年来,随着数字信号处理技术的日益完善、成熟,微处理器/微控制器和数字信号处理器性价比的不断提高,数字控制在以实现复杂的控制策略,采用数字控制具有更高的稳定性、可靠性和灵活性,并本文对开关电源的常用拓扑结构、模糊控制、模糊PID控制理论、PWM产生原理进行了研究,在此基础上设计了一种新型数字化的开关电源系统。该系统以TMS320LF2407为控制核心,利用模糊PID控制,建立电压环单环控制结构,直接生成数字PWM波形,经过IR2118驱动主电路的功率开关管(MOSFET)。 本系统采用模糊PID控制策略。该控制策略既能发挥模糊控制的动态响应快、超调量小、较好的适应性的特点,又能发挥PID控制的稳态精度高的优点,能较好的适应开关电源的非线性,实时性控制的需要。整个电源系统以DSP为控制核心,用单个TMS320LF2407 DSP芯片来集中实现电源输出调压和过压过流保护等要灵活地选择不同的控制功能。 另外,本文按照高频开关电源的设计步骤,采用基于DSP的数字控制方式,最后对本开关电源主电路进行了PID控制和模糊PID控制的对比仿真研究。仿真结果表明这种控制策略具有很好的控制性能,算法实现比较简单,同时控制模块设计简单,可靠性高,是一种比较实用、易于实现的控制算法。

    标签: PID 模糊 控制开关

    上传时间: 2013-07-01

    上传用户:candice613

  • 输入并联输出串联组合变换器控制策略的研究.rar

    近些年来,随着电力电子技术的发展,电力电子系统集成受到越来越多的关注,其中标准化模块的串并联技术成为研究热点之一。输入并联输出串联型(Input-Parallel and Output-Series,IPOS)组合变换器适用于大功率高输出电压的场合。 要保证IPOS组合变换器正常工作,必须保证其各模块的输出电压均衡。本文首先揭示了IPOS组合变换器中每个模块输入电流均分和输出电压均分之间的关系,在此基础上提出一种输出均压控制方案,该方案对系统输出电压调节没有影响。选择移相控制全桥(Full-Bridge,FB)变换器作为基本模块,对n个全桥模块组成的IPOS组合变换器建立小信号数学模型,推导出采用输出均压控制方案的IPOS-FB系统的数学模型,该模型证明各模块输出均压闭环不影响系统输出电压闭环的调节,给出了模块输出均压闭环和系统输出电压闭环的补偿网络参数设计。对于IPOS组合变换器,采用交错控制,由于电流纹波抵消效应,输入滤波电容容量可大大减小;由于电压纹波抵消作用,在相同的系统输出电压纹波下,各模块的输出滤波电容可大大减小,由此可以提高变换器的功率密度。 根据所提出的输出均压控制策略,在实验室研制了一台由两个1kW全桥模块组成的IPOS-FB原理样机,每个模块输入电压为270V,输出电压为180V。并进行了仿真和实验验证,结果均表明本控制方案是正确有效的。

    标签: 输入 并联 串联

    上传时间: 2013-06-17

    上传用户:cwyd0822

  • 基于先进控制方法的永磁同步电机性能优化.rar

    在实际应用中,对永磁同步电机控制精度的要求越来越高。尤其是在机器人、航空航天、精密电子仪器等对电机性能要求较高的领域,系统的快速性、稳定性和鲁棒性能好坏成为决定永磁同步电机性能优劣的重要指标。传统电机系统通常采用PID控制,其本质上是一种线性控制,若被控对象具有非线性特性或有参变量发生变化,会使得线性常参数的PID控制器无法保持设计时的性能指标;在确定PID参数的过程中,参数整定值是具有一定局域性的优化值,并不是全局最优值。实际电机系统具有非线性、参数时变及建模过程复杂等特点,因此常规PID控制难以从根本上解决动态品质与稳态精度的矛盾。永磁同步电机是典型的多变量、参数时变的非线性控制对象。先进控制方法(诸如智能控制、优化算法等)研究应用的发展与深入,为控制复杂的永磁同步电机系统开辟了崭新的途径。由于先进控制方法摆脱了对控制对象模型的依赖,能够在处理不精确性和不确定性问题中有可处理性、鲁棒性,因而将其引入永磁同步电机控制已成为一个必然的趋势。本文根据系统实现目标的不同,选取相应的先进控制方法,并与PID控制相结合,对永磁同步电机各方面性能进行有针对性的优化,最终使其控制精度得到显著的提高。为达到对永磁同步电机进行性能优化的研究目的,文中首先探讨了正弦波永磁同步电机和方波永磁同步电机的运行特点及控制机理,通过建立数学模型,对相应的控制系统进行了整体分析。针对永磁同步电机非线性、强耦合的特点,设计了矢量控制方式下的永磁同步电机闭环反馈控制系统。结合常规PID控制,将模糊控制、遗传算法、神经网络和人工免疫等多种先进控制方法应用于永磁同步电机调速系统、伺服系统和同步传动系统的控制器设计中,以满足不同控制系统对电机动、静态性能的要求以及对调速性能或跟随性能的侧重。实验结果表明,采用先进控制方法的永磁同步电机具有较好的动态性能、抗扰动能力以及较强的鲁棒性能;与传统PID控制相比,系统的控制精度得到了明显提高。研究结果验证了先进控制方法应用于永磁同步电机性能优化的有效性和实用性。

    标签: 先进控制 永磁同步电机 性能优化

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:shinesyh

  • 光伏并网发电系统控制方法的研究.rar

    太阳能作为一种新型能源以其清洁、储量大、无污染等优点使其利用越来越受到人们的重视,而光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。本文主要研究了光伏并网发电系统的控制方法。由于目前光伏电池的价格高,转换效率比较低,为了降低系统造价和有效的利用太阳能,对光伏并网系统的控制方法的研究显得尤为重要。 本文针对光伏并网发电系统的特点,将其分为三部分进行研究。研究了光伏电池的工作原理及输出特性,在此基础上建立了其仿真模型。利用PSIM仿真软件对不同环境及不同日照强度下的太阳能电池输出特性进行了仿真。仿真与实测数据的对比验证了其仿真模型的正确性,为后续的仿真奠定基础。 光伏板的最大功率点的控制是实现光伏并网高效率的输出的必要条件。采用基于模糊控制的方法求取最大功率点驱动boost升压变换器,用以实现最大功率点跟踪和控制。针对电导增量法和干扰法的不足,研究了基于模糊控制的方法。从仿真及实验的结果均能看出系统的稳态功率损耗大大缩小,提高了其稳态性能。 阐述了并网逆变器的工作原理和控制策略。基于逆变控制方法的研究,对系统进行了仿真与实验。其中控制方法采用电流滞环跟踪控制。从仿真及实验结果中可以看出实现了输出功率因数为1的控制目标。 开发了光伏并网的实验系统,设计了基于DSP的最大功率点控制系统和逆变并网系统。实验结果表明,本文采用的控制策略和设计方法是可行有效的,主电路和控制电路的设计是合理的。

    标签: 光伏并网发电 系统控制 法的研究

    上传时间: 2013-07-28

    上传用户:yepeng139

  • 用于空调压缩机驱动的无传感器永磁同步电机矢量控制方法研究.rar

    随着家用空调的普及应用,空调已日渐成为耗能大户。我国经济建设多年来高速发展,正面临能源日益紧张的问题,由于空调节能尚有空间,因此人们普遍关注空调节能技术。在家用空调的各种节能技术中,直流压缩机变频驱动是发展的主流方向。从驱动方式上看,直流压缩机可以采用方波控制或矢量控制。与方波控制相比,矢量控制的空调直流压缩机具有噪声低、振动小、效率高等特点,更加符合节能和环保的发展方向。 本文主要研究了适用于空调压缩机负载的无转子位置传感器永磁同步电机矢量控制方法。首先从电机的基本方程入手,详细推导了永磁同步电机矢量控制的数学模型。详细分析了各种电流控制策略特点,提出了采用适合直流压缩机驱动的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸极效应的压缩机永磁同步电机的一种简化模型,得到了适用于IPMSM的滑模观测器,解决了IPMSM在αβ坐标系中应用滑模观测器困难的问题。针对压缩机运行特点,采用全维状态观测器方法,实现IPMSM反电动势的观测,根据反电动势计算出电机转子位置和转速,实现了无传感器矢量控制。本文详细分析了全维状态观测器的极点配置方法,通过将四个极点配置在相同位置,简轻了计算量,也便于实现。 第三,由于反电动势估算法在电机低转速下不能正确估算转子位置,无法正常闭环起动,本文提出了一种简单的用于直流压缩机的起动方法,实现了压缩机的可靠起动。同时在深入分析电机等效模型的基础上,给出了一种简单的电机参数测量方法,通过简单测量和计算,得到系统实现无传感器永磁同步电机矢量控制所需的电感、电阻及反电动势系数等关键参数。 最后通过MATLAB/Simulimk7.1仿真软件对基于滑模观测器和基于全维观测器的永磁同步电机矢量控制方法进行了仿真验证,设计了以TMS320F2403数字信号处理器为控制核心的直流压缩机矢量控制实验平台,并进行了大量的实验验证。仿真及实验结果证明了本文理论分析和所提方法的正确性,并已应用于实际的直流压缩机矢量控制系统。

    标签: 空调压缩机 无传感器 方法研究

    上传时间: 2013-06-13

    上传用户:xuanchangri

  • 基于DSP控制的交流电子负载的研究.rar

    各类交流电源在产品开发过程中都需要进行长时间的带载测试,以检验其电气性能。传统使用电阻、电感和电容这类无源元件作为负载的测试方法存在参数调节不方便、发热量大、耗能等诸多缺点。为克服传统测试方法的不足,本文研究了一种带能量回馈功能的交流电子负载装置,采用交直交变换结构,由具有公共直流母线的两级电压型PWM整流器组成。通过控制前级PWM整流器的输入功率因数,在其输入端模拟不同阻抗特性的负载;后级PWM整流器工作在并网逆变状态,将被测试电源发出的电能回馈至电网进行循环利用。 交流电子负载属于一种测试设备,需要实现用户交互、通讯、监控等功能,因此采用了以DSP芯片为核心的数字控制方案。本文首先探讨了数字控制技术对变换器性能的影响,重点讨论了当数字脉宽调制器精度不足时会引起输出产生极限环振荡的问题。分析了极限环振荡产生的原因,并以BUCK、BOOST和BUCK-BOOST三种基本变换器的数字控制器设计为例,推导出了为避免极限环振荡,数字脉宽调制器应满足的最小精度要求。在MATLAB中建立了数字控制器的仿真模型,设计了一台数字控制BUCK变换器实验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。 根据处理电能方式的不同,交流电子负载可分为能量消耗型和能量回馈型两大类。本文首先针对交流电源产品的功能性测试应用场合,提出了一种新的能量消耗型交流电子负载结构和相应的控制方法。然后重点介绍了能量回馈型交流电子负载的工作原理及其控制策略。分析了功率电路中主要元件参数的选取方法。其中,对工作在任意功率因数情况下的单相PWM整流器中交流滤波电感的取值作了重点讨论。在Saber软件中建立了系统的仿真模型,设计了一台以TMS320F2812 DSP芯片为控制核心的能量回馈型交流电子负载原理样机,仿真和实验结果验证了系统方案的可行性和正确性。最后针对交流电子负载的并网能量回馈功能,初步分析了一种基于正反馈思想的并网系统孤岛检测方法,并进行了仿真验证。

    标签: DSP 控制 交流电子

    上传时间: 2013-07-29

    上传用户:zlf19911217

  • 基于DSP的移动机器人控制系统设计与避障算法的实现.rar

    移动机器人是机器人研究领域中重要的一个分支,智能移动机器人集人工智能、智能控制、信息处理、图象处理、检测与转换等专业技术为一体,跨计算’机、自动控制、机械、电子等多学科,成为当前智能机器人研究的重点之一。路径规划是移动机器人研究的一个基本而又极其重要的课题。灵活有效的路径规划算法能够帮助机器人适应各种复杂的环境,大大提高机器人的应用领域,尤其是使移动机器人具备自动识别环境的能力,能在未知环境下完成一定的工作。 本文的主要任务是以LEGO Technic组件为本体,重新设计一个控制器,并据此研究移动机器人的避障和路径规划策略。为满足移动机器人避障的实时性、准确性要求,需要有一个功能完善的硬件平台,实现信息采集、处理以及避障的策略。本文设计了一套移动机器人控制器,该控制器以DSP TMS320F2407A为核心,辅之以相应的外围电路、传感器、人机交互、串行通信和电源等模块。车体动力学实验及避障实验结果验证了本文所设计的控制器的性能。 在对移动机器人的避障策略的研究过程中,采用了基于虚拟力场法的位置闭环控制方法,这种方法简化了传统避障方法的数学运算过程,提高了机器人对障碍物的反应速度。最后,设计了一套实验系统,进行相应的避障方法实验。结果表明,所设计的控制器能够完成基本的实时避障功能。

    标签: DSP 移动机器人 控制系统设计

    上传时间: 2013-06-30

    上传用户:gdgzhym

  • 基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计与研究.rar

    由于永磁无刷直流电机既具备交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又兼有普通有刷直流电机调速特性好、运行效率高的优点,因此它在当今国民经济各个领域得到了越来越广泛的应用。本文对基于DSP的无刷直流电机控制系统进行了设计和研究。 本论文首先回顾了无刷直流电机的产生、发展历程,介绍了目前的热点研究方向和最新研究成果。 第二章对无刷直流电机的组成环节、结构、工作原理、运行特性进行了分析,并且建立了无刷直流电机的数学模型,对其控制方法进行了讨论。同时,DSP控制器由于其高速的处理能力和丰富的片上资源,已经广泛的应用于电机控制领域。 第三章介绍了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的结构和性能,提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案,并且对系统的相关环节进行了讨论和分析。 第四、五两章分别完成了硬件和软件的设计。此系统是基于PWM技术和PID算法的双闭环控制系统。硬件电路包括了控制电路、主电路、检测电路、保护电路几个部分;软件采用模块化的编程思想,编制了各程序模块的控制流程图,并论述了其实现方面的若干问题。 第六章给出了系统的仿真实验结果及分析。 第七章对全文内容进行了总结,并对无刷直流电机控制系统提出了展望。

    标签: DSP 无刷直流电机 控制系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:xiaoxiang