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正弦振动

  • 永磁同步伺服电动机的设计研究.rar

    永磁同步电动机交流伺服系统作为交流伺服系统的主流,在工业生产自动化领域中应用广泛、前景广阔。永磁同步伺服电动机作为伺服系统的执行机构,其性能的优劣在很大程度上决定了整个伺服系统的性能。因此,精心设计性能优异的永磁同步伺服电动机具有重要的理论意义和应用价值。本课题系统研究了永磁同步伺服电动机的本体设计,包括设计方法、性能计算、有限元分析、参数计算、控制仿真、实验测试等。 首先,综述和分析了永磁同步伺服电动机的研究现状、存在问题和发展前景,研究了永磁同步伺服电动机的设计特点和方法。开发了永磁同步伺服电动机的电磁计算程序,结合有限元计算数值的校正,完成对样机的性能计算,计算结果较为准确。 接着,深入分析永磁同步伺服电动机的气隙磁场,得到充磁方式、极弧系数、不均匀气隙、永磁体厚度等因素对气隙磁场的影响,绘制了各因素对气隙磁场基波和谐波总量影响的曲线,通过优化设计,得到了明显改善的正弦气隙磁场。并拓展研究总结了不同永磁体形状和尺寸对永磁直流电动机在换向和性能上的影响,取得有实用价值的研究成果。 然后,基于Ansoft、MagNet电磁分析软件建立了永磁同步伺服电动机的有限元分析模型,深入研究了电机的反电势波形、稳态运行性能和齿槽转矩,计算了直、交轴同步电抗等重要参数。建立了永磁同步伺服电动机Id=0控制的Matlab/simulink仿真模型,并进行了仿真研究。 最后,对永磁同步伺服电动机进行了实验测试和分析,包括反电势波形与磁场波形测试、性能曲线测试、直交轴同步电抗的测量。对测试结果与设计结果进行了比较分析,验证了设计方法的正确性。

    标签: 永磁同步 伺服 电动机

    上传时间: 2013-08-04

    上传用户:qazwsxedc

  • 智能双频金属探测器的研究.rar

    随着微电子和计算机技术的迅速发展,传统的金属探测系统也正向着新的方向进行快速更新和发展。金属探测器最初主要应用于工矿探测和军用探雷,现在已经广泛应用于旅行安检以及食品、纺织、木材、玩具、药品等生产加工行业的质量安全检测。在科学技术不断进步及金属探测器在社会生活中的作用不断凸现的时代背景下,怎样提升和完善金属探测仪器的性能,已经成为本领域一个亟待解决的课题。 本课题的目的是设计一种双频率工作的数字式金属探测系统,可以同时以较高的精度检测到铁磁性和非铁磁性金属,从工作模式上彻底改变普通金属探测器检测种类单一和精度不高的现状。该检测系统采用多通道同步数字频率合成(DDS)技术产生正弦信号源,通过电涡流传感器检测金属异物。系统以TMS320LF2407为数据处理中心,利用自学习算法来实现系统参数的自动调整,并设计了良好的人机对话界面,提高金属探测器的可读性和可操作性。 本文从金属检测的理论分析和双频金属探测器的设计两个方面做了具体阐述。理论分析部分从电磁场的角度论述了金属物质的幅度和相位特性,并得出了检测频率与不同金属的检测灵敏度存在相关性的结论。文中把系统设计分为三大部分:检测系统的工作原理和总体构造、系统硬件设计、系统软件设计。第一部分主要阐述了整个系统的工作原理以及实现方案;硬件设计部分从检测电路和控制电路两个方面入手,详细叙述了发射、接收、解调电路以及电涡流传感器的设计过程,并着重介绍了DSP、单片机等主要芯片的接口电路设计,包括基于RS-485的SCI串口通信的硬件电路设计;软件设计部分主要阐述了在CCS、u-Visin集成环境下DSP系统和人机对话系统的程序流程,并叙述了系统自学习方法的实现过程,最后着重分析了SCI串口通信的软件实现方法。 文中最后整理了系统测试的实验结果。通过实验分析可知,采用双频工作的金属探测器对铁磁性和非铁磁性金属都有较高的检测精度。整个系统的可读性与可操作性较好,易于扩展升级、性价比高,具有良好的应用前景。

    标签: 双频 金属探测器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:bruce

  • 异步电机在线故障诊断系统研究与设计.rar

    电机是现代工业生产和日常生活最主要的原动力和驱动装置。电机一旦发生故障,会造成不同程度的经济损失和社会影响。因此研究不同场合、不同运行状态下电机故障诊断理论和相关技术具有很高的实用价值。 电机出现故障时,故障信号中往往含有大量的时变、短时突发性质的成分。因此可以通过检测、分析故障信号,获得电机的故障信息。传统的信号分析方法,如傅立叶变换,是一种纯频域分析,缺乏空间局部性,不能满足故障信号分析的要求。而小波分析和小波包分析法具有良好的时频局部性,能够将信号在任意频段进行划分,从而使在不同频段的各种故障特征信号更加容易被识别和提取。基于小波包分析处理非平稳信号的优越性,本文选用小波包分析对电机故障信号进行分析检测。 本文在研究了异步电机常见故障类型和诊断方法的基础上,详细分析了电机滚动轴承异常、转子断条、气隙偏心等故障原因,采用基于信号分析法中的振动诊断法和定子电流检测法,对电机滚动轴承故障、转子断条故障进行诊断。对于存在已知轴承故障的电机,在故障状态下采集到振动信号,利用峭度值计算和小波包分析相结合的方法,选用db3作为小波基,进行小波包分析,对包含有故障特征频率信息的信号进行重构,获得轴承故障特征频率,根据故障特征频率的数值和能量,确定出轴承故障的类型。应用小波包分析和FFT相结合的方法,选用Coif5为小波包基,检测转子断条故障特征频率。在此基础上,采集故障电机的振动信号和电流信号,并分别应用上述方法进行了仿真模拟实验,结果表明这些方法是准确可行的。 论文以DSP为核心,完成了电机故障诊断系统的硬件电路的设计,包括信号检测电路、调理电路,A/D转换电路等,并给出了主要的软件流程图。

    标签: 异步电机 故障诊断 系统研究

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:kristycreasy

  • SVPWM算法优化及其FPGACPLD实现.rar

    电压空间矢量脉冲宽度调制技术是一种性能优越、易于数字化实现的脉冲宽度调制方案。在常规SVPWM算法中,判定等效电压空间矢量所处扇区位置时需要进行坐标旋转和反正切三角函数的运算,计算特定电压空间矢量作用时间时需要进行正弦、余弦三角函数的运算以及过饱和情况下的归一化处理过程,同时,在整个SVPWM算法中还包含了无理数的运算,这些复杂计算不可避免地会产生大量计算误差,对高精度实时控制产生不可忽视的影响,而且这些复杂运算的计算量大,对系统的处理速度要求高,程序设计复杂,系统运行时间长,占用系统资源多。因此,从工程实际应用的角度出发,需要对常规SVPWM算法进行优化设计。 本文提出的优化SVPWM算法,只需进行普通的四则运算,计算非常简单,克服了上述常规SVPWM算法中的缺点,同时,采用交叉分配零电压空间矢量,并将零电压空间矢量的切换点置于各扇区中点的方法,达到降低三相桥式逆变电路中开关器件开关损耗的目的。SVPWM算法要求高速的数据处理能力,传统的MCU、DSP都难以满足其要求,而具有高速数据处理能力的FPGA/CPLD则可以很好的实现SVPWM的控制功能,在实时性、灵活性等方面有着MCU、DSP无法比拟的优越性。本文利用MATLAB/Simulink软件对优化的SVPWM系统原型进行建模和仿真,当仿真效果达到SVPWM系统控制要求后,在XilinxISE环境下采用硬件描述语言设计输入方法与原理图设计输入方法相结合的混合设计输入方法进行FPGA/CPLD的电路设计与输入,建立相同功能的SVPWM系统模型,然后利用ISESimulator(VHDL/Verilog)仿真器进行功能仿真和性能分析,验证了本文提出的SVPWM优化设计方案的可行性和有效性。

    标签: FPGACPLD SVPWM 算法优化

    上传时间: 2013-06-27

    上传用户:小儒尼尼奥

  • 基于DSP的正弦波逆变电源研究.rar

    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。

    标签: DSP 正弦波逆变电源

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:tianjinfan

  • 绕组励磁同步电机无传感器矢量控制的研究.rar

    绕组励磁同步电机具有功率因数可调、效率高等优点,在工业大功率场合获得了广泛应用,因此研究和开发高性能的绕组励磁同步电机驱动系统具有重大的经济价值和社会效益。目前开发高性能绕组励磁同步电机驱动系统所采用的控制方案主要有两种:一种是直接转矩控制(DTFC);另一种是磁场定向矢量控制(FOC)。绕组励磁同步电机的矢量控制策略具有控制结构简单,物理概念清晰,电流、转矩波动小,转速响应迅速,易实现数字控制等优点。因此,在交流传动领域中,越来越受到学者的关注。但是,无论在国内还是国外,交直交型绕组励磁同步电机矢量控制系统的研究还缺乏全面深入的理论研究,还没有建造起矢量控制系统的理论体系构架。本文对绕组励磁同步电机矢量控制系统进行了初步的理论探讨,并进行了详细的实践研究,为以后更深入、广泛地研究此系统,打好坚实的基础。本论文主要研究内容如下: @@ 通过广泛的查找文献,对几种常见的同步电机传动系统进行了综述,分析了同步电机变频调速原理,在此基础上,讲述了无传感器技术在同步电机中的应用现状。无传感器技术主要有两大类:基于基波量的检测方法和基于外加信号的激励法。随后,对转子初始位置的估计进行了综述,其方法有:基于电机定子铁芯饱和效应的转子位置估计,高频信号注入法,基于定子绕组感应电压的估计法和基于相电感计算法等。绕组励磁同步电机转子初始位置估计的研究还很少。 @@ 对绕组励磁同步电机矢量控制的理论进行了全面深入地研究,建立起矢量控制的理论体系构架。 @@ 首先,基于磁势等效原理,将三相静止交流信号等效变换为两相旋转直流信号,将交流电机等效为直流电机进行控制。在Clarke变换和Park变换的基础上,得到凸极同步电机转子磁场定向的电压矩阵方程、功率方程和运动方程。根据上述方程,绘出dq轴的等值电路及矢量图,得到状态空间描述的dq轴数学模型。 @@ 其次,根据模型参考自适应原理,对同步电机转速进行估计。忽略同步电机d轴阻尼绕组的作用,取同步转速为零,得到同步电机αβ静止坐标系下 的数学模型。将不含有转子转速信息的方程作为参考模型,将含有转速参数的方程作为可调模型,根据波波夫超稳定性和正性原理,对转子转速进行估计。@@ 最后,根据模型参考自适应估计的转子转速,设计磁通观测器来估计转子磁通,实现磁通反馈闭环控制。磁通观测器采用降维观测器,仅对转子磁通分量进行重构,并通过极点配置算法,合理配置观测器的极点,使观测器满足系统的性能指标,达到磁通观测的目的。 @@ 新颖的空间矢量脉宽调制算法。从空间矢量的基本概念入手,深入分析了定子三相对称电压与空间电压矢量之间的关系。由三相电压源型逆变器输出电压波形得到六个有效开关状态矢量,这六个开关矢量和两个零矢量合成一组等幅不同相的电压空间矢量,去逼近圆形旋转磁场。其次,根据空间电压矢量所在的扇区,选择相邻有效开关矢量,在伏秒平衡的法则下,计算各有效开关矢量的作用时间。并且,探讨了扇区判断和扇区过渡问题,定性分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的性能。最后,根据每个扇区中开关矢量作用时间,采用软件构造法,在TMS320LF2407A硬件上实现了SVPWM。实验结果表明,该算法简单易实现,能够有效的提高直流母线的电压利用率,具有在低频运行稳定,逆变器输出电流正弦度好等优点。 @@ 空间矢量过调制算法的研究。在上述线性调制的基础上,提出一种基于电压空间矢量的过调制方法。过调制区域根据调制度分成两种不同的模式,分别为模式Ⅰ(0.907

    标签: 绕组 励磁 同步电机

    上传时间: 2013-07-25

    上传用户:gaorxchina

  • 逆变器数字控制技术研究与实现.rar

    逆变器广泛应用于工业生产的各个方面,数字控制具有方便实现复杂算法、抗干扰性强和产品容易升级等优点,已成为未来逆变器的发展趋势。使用数字技术控制设计逆变器,控制器的性能决定了逆变系统系统的性能。然而在很多高频应用的场合,目前常用的控制器的速度往往不能完全达到要求。与传统单片机和DSP芯片相比,FPGA器件具有更高的处理速度。同时FPGA应用在数字化逆变器设计中,还可以大大简化控制系统结构,并可实现多种高速算法,具有较高的性价比。在逆变器的全数字化控制领域,FPGA具有很好的应用价值。 论文首先介绍了SPWM基本原理及其控制方式,SPWM的生成方法,并结合本课题给出了查表法生成SPWM波的一般方法,且以单相全桥逆变器为例进行了仿真。分析其的电路特点,建立PWM逆变器的统一电路模型、连续状态空间以及离散状态空间模型,在此数学模型基础上,针对逆变器研究分析了目前用于逆变器设计的各种数字控制技术、控制方案,讨论了其控制方法的优缺点,相关控制器设计的一般问题,最后比较了其优缺点,指出其存在的共性问题,总结了使用FPGA设计逆变器数字控制器的优势。然后以单相电压型PWM逆变器为控制模型采用新型模数结合现场可编程门阵列FPGA实现数字化控制器的方案,给出了纯正正弦波逆变器的设计方案。 论文详细论述了采用模数混合型FPGA作为主控芯片的高频逆变器设计方法与实现过程。系统主控芯片采用Fusion系列AFS600,世界上首个模数混合型FPGA。主要设计要点包括:逆变器硬件电路设计以及SPWM数字控制系统软件设计。外围强电电路的设计的难点在于用于前端升压的高频变压器的设计以及输出端LC滤波电感与电容的选取。另外,SPWM“H”字全桥逆变电路中的高悬浮电压也是设计中需要值得注意的重要环节。在控制系统软件设计方面,采用FPGA自上而下的设计方法,对其控制系统进行了功能划分,完成了SPWM产生器以及加入死区补偿的PWM发生器、和反馈等模块的设计。 论文的结束部分给出了设计结果,并指出了进一步的工作的思路和方向。

    标签: 逆变器 数字控制 技术研究

    上传时间: 2013-05-19

    上传用户:小码农lz

  • 电动汽车永磁同步电动机及其控制器研究.rar

    20世纪90年代以来,为了缓解能源和环境对人类生活和社会发展的压力,世界各国都投入了大量资金开发电动汽车。在日本、美国、法国等汽车强国已经开发出一些商品化的电动汽车。我国在“十五”期间,国家电动汽车重大科技专项确立以燃料电池汽车、混合电动汽车、纯电动汽车以及相关的多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池及燃料电池等关键零部件研发。 与其它驱动电机相比,永磁同步电动机具有高效率、高功率密度和良好的控制特性,受到人们的普遍关注,越来越多地应用于电动汽车的驱动装置中。本文课题以印度REVA公司小型纯电动汽车驱动用永磁同步电动机及其控制器为研究对象,对永磁同步电动机本体及控制器硬件进行了比较深入的研究,设计并制作了永磁同步电动机试验样机以及基于TMS320LF2407A DSP的永磁同步电动机控制器,在此基础上展开了初步试验研究。 本文首先比较了当前常用电动汽车驱动电机的特点,并综述了电力电子和计算机控制技术在汽车驱动中的应用;然后分析永磁同步电机气隙磁场对电机性能的影响,针对电动汽车驱动电机的特点,提出了T形转子永磁同步电动机,不仅使永磁同步电动机的气隙磁场接近正弦同时解决了高速运行时磁钢的固定问题;同时,制作了基于TMS320LF2407A DSP和IPM模块的永磁同步电动机矢量控制器,并对控制器进行了驱动无刷直流电动机的负载实验和永磁同步电机的空载实验;最后,分析永磁同步电机矢量控制的数学模型,并建立了永磁同步电机的SVPWM驱动的仿真模型,进行了id=0的矢量控制系统仿真,研究了永磁同步电机参数对系统动态响应的影响。

    标签: 电动汽车 永磁同步电动机 控制器

    上传时间: 2013-07-23

    上传用户:cooran

  • 电流型PWM整流器及其非线性控制策略的研究.rar

    随着功率开关器件的进步,大量的电力电子变流装置在国民经济各领域获得了广泛应用,但是这些变流装置大部分都需要整流环节。传统的不控整流或相控整流存在网侧功率因数低、电流畸变严重等缺点。PWM整流器可实现正弦的网侧电流、单位或可调的功率因数、能量的双向流动,是一种真正意义上的“绿色环保”电力电子装置。PWM整流器可分为电压型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier,VSR)和电流型PWM整流器(Current—SourceRectifier,CSR)。CSR具有直接控制输出电流、动态响应快、限流能力强等特点,在一些中、大功率应用场合,较之VSR,在经济和技术上更具优势。 本文针对电网电压平衡、不平衡情况、多模块直接并联几个方面,对三相CSR及其控制策略展开了深入研究,论文的主要工作和取得的创新性成果如下: 1、在电网电压平衡情况下,提出了三相CSR的直流电流非线性解耦控制策略和交流电流非线性解耦控制策略,实现了有功功率和无功功率的独立、解耦控制,获得了线性的动态响应。直流电流非线性解耦控制策略是直流电流控制和网侧无功电流控制并行的控制策略,具有较快的直流电流响应速度;交流电流非线性解耦控制策略是直流电流(或电压)控制和网侧电流控制级联的控制策略,具有结构简单,便于独立设计直流和交流控制器的特点。 2、考虑了电网电压不平衡和滤波器参数三相不对称的情况,提出了基于瞬时有功功率调节的三相CSR的不平衡补偿策略,消除了直流电流脉动分量,实现了网侧可控的功率因数和正弦的交流电流;提出了基于滑模控制的交流电流控制策略,简化了控制器结构,实现了对网侧电流的无差跟踪。 3、建立了多模块直接并联CSR的环流模型;对任一并联模块,提出了总直流电流控制器外加2个均流控制器的直流侧控制器结构,保证了流过各模块上、下桥臂的电流均相等,并且各模块仅共享总直流电流控制器输出信号,最大可能地保证了各模块控制的独立性。 4、建立了三相CSR实验系统,进行了初步的实验研究。

    标签: PWM 电流型 整流器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:极客

  • 变速恒频双馈机风力发电的若干关键技术研究.rar

    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。

    标签: 变速恒频 双馈 关键技术

    上传时间: 2013-07-09

    上传用户:leileiq