无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机.随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用,无位置传感器控制方法的优势也越来越明显,特别是"反电势法"无刷直流电机控制方法已经发展成为最实用的无位置传感器控制方法.论文在介绍常用的无位置传感器无刷直流电机控制方法的基础上,详细分析了"反电势法"无刷直流电机控制原理.深入研究了三种反电势过零检测方法,设计了反电势过零检测电路,并对检测电路移相产生的转子位置误差进行了分析,给出了补偿方法.以变频空调压缩机用无刷直流电机为样机,设计了"反电势法"无刷直流电机控制系统的硬件电路,详细介绍 电路各个组成部分,同时介绍了控制系统中采用的软硬件抗干扰措施.论文介绍了"反电势法"无刷直流电机控制常用的起动方法,深入讨论了"三段式"起动技术,对"三段式"起动技术中转子预定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析,并对外同步加速过程中出现的超前换相和滞后换相现象进行了深入的研究.提出了一种新的利用反电势过零点实现电机最佳换相逻辑的方法,这种方法不但可以实现电机调速,而且在电机起动过程中,使外同步到自同步的切换更加容易.实验结果验证了这种方法的正确性.
上传时间: 2013-04-24
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单片机总线设计法全攻略,对设计人员有点参考价值。
上传时间: 2013-04-24
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舰船、飞机、移动通讯、石油钻井平台等独立系统中有许多交直流电力并存的场合,需要实现发供电系统的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品质。常规的电励磁发电机因为带有电刷使供电系统的运行安全存在隐患,并且励磁机的使用增加了电机的体积和损耗。为使系统节能高效,本文设计并制作了应用于独立交直流电力系统的交直流永磁同步发电机。永磁电机定子上带有三套三相绕组,一套绕组用于提供交流电力,其余的两套绕组相位互差30度电角度,接整流器为直流负载供电。文中对电机的设计以及电机的基本性能进行探讨。为了减小永磁发电机的电压调整率,在电机的交轴与电机的永磁磁极尾部之间加一软磁材料,通过增加电机负载时的交轴电抗压降,来改善电机的电压调整率。 首先,针对永磁电机设计的特殊性,应用二维有限元法计算电机的电磁场以确定电机的主要尺寸,并讨论了不同软磁材料尺寸对电机的影响。文中还根据电磁场的计算结果,应用傅立叶级数计算了电机的空载感应电动势以用于预测电机的性能,使用能量摄动法计算了计及饱和、槽影响下的电机电感参数。考虑到永磁材料的温度性能问题,应用电磁场和温度场耦合的方式计算了电机稳态时的温度场。 然后,为了了解永磁同步发电机的主要电磁关系,研究了电机的数学模型,推导了考虑漏磁时具有三套互差一定电角度三相绕组的永磁发电机在dq0坐标系下的方程,可以看到,在dq0坐标系下电机的电感参数为常数。这样,利用这个特性,在对电机运行性能进行研究时,可以得到简化电磁方程。根据电机稳态运行时的方程,得到了电机的向量图。 因为带有多套绕组的永磁电机中含有较多的谐波,而采用dq0坐标系下的方程会忽略掉气隙磁场中的谐波分量,为了对电机的仿真更加精确,电机仿真时采用电机在ABC坐标系下的基本电磁方程。应用Matlab/SimPowerSystems中的模块搭建电机的仿真模型,永磁体的影响用感应电动势来表示。根据仿真结果与样机试验结果的比较发现,两者吻合良好。 另外,本文还设计了一台电励磁的交直流发电机,电磁设计结果表明,永磁电机在体积、重量、效率方面都很有优势。
上传时间: 2013-04-24
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近年来,随着永磁材料的发展,永磁同步电机应用日益广泛。永磁同步电机根据反电动势和电流波形的不同,可分为梯形波永磁同步电机(无刷直流电机)和正弦波永磁同步电机(永磁同步电机)。正弦波永磁同步电机为实现其正弦波驱动控制需要连续的转子位置信号,通常采用机械位置传感器(旋转变压器、光电编码器等),机械位置传感器虽可以提供高精度的转子位置信息,但其体积大,价格高,增加了转子的惯量,且性能易受环境因素的影响,限制了永磁同步电机的应用场合。近年来受到广泛的关注的无位置传感器技术,是通过检测反电动势(电压)或电流等过零点获取转子的位置信号,此技术虽取消了机械位置传感器,但存在控制复杂,位置检测精度不高,运行转速范围受到限制等问题。为解决上述问题,本文研究采用低成本的低分辨率位置传感器取代机械位置传感器,通过位置估算法得到高分辨率的转子位置信号,以实现永磁同步电机的正弦波驱动控制问题。 首先,本文分析了传统的采用位置区间的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度实现位置估算法的原理,针对其不足提出了一种改进的方法,该法通过对位置区间初始速度的估算,可以显著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三种位置估算法的Matlab仿真模型,并对其进行了仿真研究,仿真结果表明:改进位置估算方法即使在加减速等动态性能过程中也能保持较小的位置误差,性能明显优于传统的方法。 其次,完成了以TI公司的数子信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为主控芯片,以IR公司IR2110为驱动芯片采用低分辨率位置传感器的正弦波永磁同步电机控制系统的硬件电路的设计和调试工作。探讨了正弦波永磁同步电机在采用无电流传感器的电流开环控制时的控制策略问题。在此情况下电压相位角φ对电机运行性能有重要的影响,为得到最佳的φ=f(ω)曲线,需根据负载特性进行优化。 最后,完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置传感器的正弦波永磁同步电机的软件设计,文中详细讨论了位置估算程序和实现SVPWM程序的设计和调试,并对其进行了实验验证。
上传时间: 2013-07-23
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无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机.随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用,其常用的带位置传感器控制方法显露出了越来越多的局限性,而无位置传感器控制方法,特别是"反电势法"无位置传感器控制方法则渐渐受到了人们的青睐.论文在详细介绍了"反电势法"无位置传感器无刷直流电机控制原理的基础上,对"反电势法"无位置传感器无刷直流电机控制系统的核心部分——反电势过零检测电路的设计进行了详细的分析和研究,给出了设计中几个关键之所在.另外,论文以变频空调压缩机用无刷直流电机为样机,设计了一套基于"反电势法"的无位置传感器无刷直流电机控制系统,该控制系统以Motorola公司的MC68HC908MR32单片机为核心.文中介绍了系统的各个组成部分,给出了相应的抗干扰措施."三段式"起动技术是"反电势法"控制中常用的起动方法,也是"反电势法"控制中的一个关键环节.文中对"三段式"起动技术中转子定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析和讨论,指出了各部分的难点,给出了相应的解决方法."反电势法"控制中不可避免的会存在转子位置误差,论文对这种误差产生的原因进行了分析,提出了减少转子位置误差的方法.论文还介绍了"反电势法"无位置传感器无刷直流电机控制中几种常用的数字滤波算法,给出了该控制系统中采用这些算法的程序源代码.在控制系统设计的基础上,论文介绍了"反电势法"无位置传感器无刷直流电机控制系统的调试运行过程,讨论了调试中出现的问题并提出了解决方法.最后,文中给出了系统运行中的电压、反电势过零点等信号的实测波形.调试结果表明,该系统稳定可靠,具有良好的调速性能,达到了预期的效果.
上传时间: 2013-06-09
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无刷直流电机,是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速成熟起来的一种机电一体化电机.随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用,其常用的带位置传感器控制方法暴露出了越来越多的局限性.同时,随着计算机技术和电子技术的不断发展,基于高性能数字信号处理器的"状态观测器"法无位置传感器控制则渐渐成为研究的热点.论文在详细介绍了"扩展卡尔曼滤波法"无位置传感器无刷直流电机控制原理的基础上,建立了基于"扩展卡尔曼滤波法"无位置传感器无刷直流电机控制系统模型,对模型中误差造成的原因作出了定性和定量的分析,给出了解决的办法.另外,论文以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A数字信号处理器为核心,设计了一套基于"扩展卡尔曼滤波法"的无位置传感器无刷直流电机控制系统,并给出了各模块的设计电路.文中介绍了系统的各个组成部分,并给出了系统的抗干扰措施."三段式"起动技术是无传感器无刷直流电机控制中的常用起动方法,也是"扩展卡尔曼滤波法"控制中的一个重要环节.文中对"三段式"起动技术中转子定位、外同步加速和外同步到自同步的切换三部分进行了详细的分析和讨论,指出了各部分的难点,给出了相应的解决方法.基于"扩展卡尔曼滤波法"的控制系统中包含了大量的运算和多路的AD采集,因此不可避免存在系统和测量误差以及干扰噪声,论文着重对系统误差、量测误差和干扰噪声三个方面作了详细的分析,并提出了解决的方法.对于噪声信号的数字化处理,论文探讨了常用的几种数字滤波算法并给出了仿真波形.在前面所设计的控制系统的基础上,论文介绍了"扩展卡尔曼滤波法"无位置传感器无刷直流电机控制系统的运行调试过程,分析了调试中出现的问题并提出了解决的方法.最后,文中给出了系统调试中的电压、反电势以及相电流等信号的实测波形,并与仿真结果作了比较分析.
上传时间: 2013-07-30
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无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和高性能永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机。随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用,无位置传感器控制方法的优势越来越明显,特别是“反电势法”无刷直流电机控制方法已经发展成为最实用的无位置传感器控制方法。 论文在介绍常用的无位置传感器无刷直流电机控制方法的基础上,详细分析了“反电势法”无刷直流电机控制原理。深入研究了两种反电势过零检测方法,采用“直接反电势法”设计了反电势过零检测电路。该方法不需要引出电机中性点,通过选择PWM和导通控制策略,就能直接从电机端电压获得反电势过零点信号。它避免了开关高频调制产生的干扰,不需要对端电压进行滤波。建立了基于PSPICE软件的仿真模型并对其进行了仿真验证。以按摩椅用无刷直流电机为样机,设计了“直接反电势法”无刷直流电机控制系统的硬件电路,详细介绍了电路各个组成部分,同时给出了控制系统中所采用的软硬件抗干扰措施。 论文介绍了“直接反电势法”无刷直流电机控制常用的起动方法,深入讨论了“三段式”起动技术,对“三段式”起动技术中转子预定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析,并围绕“三段式”起动技术详细介绍了“直接反电势法”控制软件设计流程。 最后,通过实验验证了这种方法的可行性和正确性。
上传时间: 2013-05-24
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随着世界能源危机的到来,太阳能光伏发电在能源结构中正在发挥着越来越大的作用。而太阳能光伏发电系统的核心部件并网逆变器的性能还需要进一步提高。为了迎合市场上对高品质、高性能、智能化并网逆变器的需求,我们将ARM+DSP架构作为并网逆变器的控制系统。本系统集成了ARM和DSP的各自的强大功能,使并网逆变器的性能和智能化水平得到了显著提高。本论文是基于山东大学鲁能实习基地“光伏并网逆变器项目”,目前已经试制出样机。本人主要负责并网逆变器控制系统的软硬件设计工作。本文主要研究内容有: @@ 1.本并网逆变器采用了内高频环逆变技术。文中详细分析了这种逆变器的优缺点,进行了充分的系统分析和论证。 @@ 2.采用MATLAB/Simulink软件对并网逆变器的控制算法进行仿真,包括前级DC-DC变换的控制算法以及后级DC-AC逆变的控制算法。通过仿真验证了所设计算法的可行性,对DSP程序开发提供了很好的指导意义。 @@ 3.本文将ARM+DSP架构作为逆变器的控制系统,并设计了相应的硬件控制系统。DSP控制板硬件系统包括AD数据采集、硬件电流保护、电源、eCAN总线,SPI总线等硬件电路。ARM板硬件系统包括SPI总线、RS232总线、RS480总线、以太网总线、LCD显示、实时时钟、键盘等硬件电路。 @@ 4.本文设计和实现了两种最大功率点跟踪控制算法:功率扰动观察法或增量电导法;孤岛检测方法采用被动式和主动式两种检测方式,被动式所采用的方法是将过/欠电压和电压相位突变检测相结合的方式,主动式采用正反馈频率偏移法;为了实现并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相,使用了软件锁相环控制技术。本文分别给出了以上各种算法的控制程序流程图。 @@ 5.本文也给出了AD数据采集、eCAN总线、RS232、RS485、以太网、PWM输出等程序流程图,以及DSP和ARM之间的SPI总线通信程序流程图。并且分别给出了ARM管理机控制系统主程序流程图和DSP控制机控制系统主程序流程图。 @@ 6.最后对并网逆变器样机进行实验结果分析。结果显示:该样机基本上实现了本文提出的设计方案所应完成的各项功能,样机的性能比较理想。 @@关键词:太阳能光伏;并网逆变器;SPWM; DSP; ARM
上传时间: 2013-07-02
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随着电力电子技术的发展,各类电力电子装置应运而生,这些产品在出厂前需要根据不同的需要进行相应的测试和校验。传统的负载测试存在着能耗大、灵活性差等诸多缺点,已经越来越不能满足各种测试场合的要求,特别是一些要求用动态变化的负载、非线性负载、具有负阻特性的负载以及有源负载等测试场合。因此针对这一问题,本文利用电力电子技术结合计算机技术、控制技术等设计了一种通用的交流电子负载模拟装置,以满足各种测试场合的要求。 @@ 交流电子负载是一种可以模拟真实负载的电力电子装置,它不但可以模拟传统的线性负载,也可以模拟各种非线性负载、有源负载等其他形式的负载。目前国内外对电子负载的研究还不成熟,有些是使交流电源按照一定的功率放电,但是输出电流却与真实负载测试下的电流有较大的差别;而有些虽然能够准确控制电源的放电电流取得和真实负载一样的效果,但试验电能完全被消耗掉,造成很大的浪费。本文研究的新型交流电子负载克服了以上电子负载方案的缺点,可以满足各种试验场合的测试需求,能够在很大程度上减少能量浪费,丰富试验样式且节约试验成本。 @@ 本文分析了能馈式交流电子负载的模拟原理,确定了采用中间直流环节的交-直-交主电路结构,其一端接待测交流电源,另一端接低压交流电网。前级负载模拟环节和后级能量回馈环节均采用可四象限运行的电压型PWM(Pulse Width Modulation)变换器。负载模拟环节直接与待测电源连接,采用电流滞环瞬时值比较方式,使电源输出的实际电流信号准确、快速的跟踪其指令电流信号值,使得电子负载对待测电源呈现设定的负载形式,完成电子负载的模拟功能;能量回馈环节与电网连接,通过控制输出电流与电网电压同频、同相位,实现试验电能的单位功率因数回馈电网的目的,变换器的控制采用常规的双闭环控制方式,电流内环控制实际电流跟踪指令值的变化,电压外环通过控制输出电流的大小使直流侧母线电压稳定为设定指令值。 @@ 电子负载系统在负载模拟部分通过人机接口设定具体负载形式和负载属性,为了更加准确快速的得到电流指令信号值,文中采用更加直接的数值计算方 法,由数字信号处理器实时计算出该给定负载模式下的指令电流值。使用交流小信号分析法得到了系统的频域方块图,并对主电路元件参数以及调节器进行了优化设计。针对大功率开关管开关频率存在的限制,本文提出了几种提高电流跟踪精度的改进方法,取得了良好的效果。整个系统在PSIM平台上进行了不同工作模式下的仿真,仿真结果表明方案切实可行。最后依据仿真方案设计基于TMS320F2812的控制系统和功率电路,使用PROTEL软件进行了原理图的绘制。@@关键词:电子负载;能量回馈;电压型变换器;滞环PWM电流控制;双闭环;PWM整流器
上传时间: 2013-05-26
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世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭,促使了对新能源的开发和发展。具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视,各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到推波助澜的作用。其中,光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义,仅在过去五年,光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦。而连接光伏阵列和电网的光伏并网逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。 本文根据逆变器结构以及光伏发电阵列特点,提出了基于DC-DC和DC-AC两级并网逆变器的结构。基于DC-DC和DC-AC电路的相对独立性,分别对DC-DC和DC-AC进行详尽分析,并提出了新的控制策略。在DC-DC转换器中,采用了Boost电路对太阳能阵列输出电压进行调制,并对系统进行最大功率点跟踪。针对固定电压法和扰动法跟踪最大功率点的缺点,提出三点最小二乘最大功率点跟踪的新算法,实验证明了该算法能够准确而迅速的跟踪系统最大功率点,从而提高系统的利用率,稳定系统的输出电压。在DC-AC转换器中,采用输出电流控制,根据正弦脉冲宽度调制的缺点,提出空间矢量脉冲宽度调制方法对逆变器进行控制,从而提高直流侧电压的利用率,减少谐波。基于SVPWM的控制原理,建立系统模型,结果表明输出电流与电网电压保持同相位,从而证明了该控制算法的可行性。 在提出新的控制策略的基础上,对2kW的三相并网逆变器进行硬件设计,包括主电路DC-DC和DC-AC,驱动电路以及电压电流检测电路,过零检测电路等,为类似结构的光伏并网逆变器提供了设计参考。
上传时间: 2013-07-16
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