检索结果-南通市图书馆

作者：赵婷哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

永磁同步电机因其结构紧凑、转矩电流比高等优点,被广泛应用于数控机床、机器人等现代工业领域。本文以永磁同步电机矢量控制理论和现代控制理论为理论基础,针对永磁同步电机伺服控制系统中传统PID控制器的饱和问题,提出了以滑模变结构... 详细信息

永磁同步电机因其结构紧凑、转矩电流比高等优点,被广泛应用于数控机床、机器人等现代工业领域。本文以永磁同步电机矢量控制理论和现代控制理论为理论基础,针对永磁同步电机伺服控制系统中传统PID控制器的饱和问题,提出了以滑模变结构法为基础的改进抗饱和算法;针对永磁电机运行过程电感、电阻等参数变化造成的电机转速抖动问题,提出了基于扩展状态扰动观测器的二阶滑模控制器,实现了永磁同步电机的高性能控制。首先,根据坐标变换理论推导永磁同步电机dq坐标系上的数学模型,建立本文所提出的基于扩展状态扰动观测器的二阶滑模控制器架构。接着,针对永磁同步电机控制系统中传传PID控制器存在的饱和问题,提出了改进PID抗积分饱和算法,但是改进后的抗饱和算法无法很好的实现扰动抑制。因此,针对永磁同步电机中存在参数摄动和外部扰动等问题,依据滑模控制抗干扰性强的特点,设计出积分滑模变结构控制算法,增强了伺服系统的鲁棒性。然后,为了抑制新引入的滑模控制算法自身存在的严重“抖振”问题,提出二阶滑模变结构抗饱和控制算法对永磁同步电机伺服系统的控制性能进行提高。通过实验仿真证明所提出的二阶滑模控制器在提高控制精度的同时也能解决“抖振”问题。其次,二阶滑模控制器虽然提高了伺服系统的控制性能,但是为了更好地处理系统中存在的未建模以及未知扰动。本文提出基于扩展状态扰动观测器的二阶滑模控制器架构实现伺服系统的控制性能优化,仿真结果证明含有扰动观测器的复合控制算法在各项指标中都具有更好地效果。最后,搭建永磁同步电机调速系统实验平台,对本文所设计的基于扩展状态扰动观测器的二阶滑模控制器进行了实验验证,实验结果证明所提控制算法即可以很好地抑制传统PID控制器中存在的饱和问题,而且可以很好地抑制电阻、电感等参数变化对永磁同步电机转速的影响。

关键词：永磁同步电机矢量控制抗积分饱和控制扰动观测器

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电动汽车异步电机DTC控制系统研究

电动汽车异步电机DTC控制系统研究

作者：马坤哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着经济和科技的飞速进步,人们不断探索和研究汽车领域,但是由于全球能源的不断消耗以及环境日益恶化的问题,电动汽车在汽车领域越来越受到重视,其兴起存在着一定的必然性。在电动汽车中,其中驱动电机作为电动汽车动力机构,选择适合电... 详细信息

随着经济和科技的飞速进步,人们不断探索和研究汽车领域,但是由于全球能源的不断消耗以及环境日益恶化的问题,电动汽车在汽车领域越来越受到重视,其兴起存在着一定的必然性。在电动汽车中,其中驱动电机作为电动汽车动力机构,选择适合电动汽车驱动电机是非常重要的,异步电机基于其成本低,可靠性高,调速性能好在电动汽车领域应用广泛。但是由于异步电机的控制困难,需要良好的控制器,所以其异步电机控制系统的研究对电动汽车的发展有着重要的意义。本文在控制策略上选择了直接转矩控制,分析其控制策略的原理以及结构框图,对直接转矩中的传统滞环控制以及空间矢量控制进行的分析和比较,通过分析和比较得出其优劣。考虑到异步电机控制系统的成本和可靠性,对异步电机进行无速度传感器控制策略,分别对异步电机的转速开环估计和闭环估计策略进行了分析,闭环转速估计采用模型参考自适应控制并进行了理论分析和仿真,验证控制算法的可行性。本文对电动汽车控制系统硬件平台和相关软件设计。硬件平台是基于DSP28335为主控对电机控制系统实现实时的控制,并对外围的模块电路进行设计,基于CCS开发软件对电动汽车异步电机控制系统下位机的电机控制程序进行编写;然后基于LabVIEW对系统的上位机进行了设计和编程,实行系统的监控。最后,验证电动汽车异步电机控制系统的各项指标,使得系统达到稳定可靠的运行,然后对电机控制策略进行电机测试实验的验证。

关键词：电动汽车异步电机直接转矩控制控制系统

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直驱式交流励磁风力发电机设计与分析

直驱式交流励磁风力发电机设计与分析

作者：王景宇哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

环保问题已经是解决温饱问题后的又一严重问题,风电作为绿色能源自然会得到国家的重视和人民的认可,风能由于它分布广、总量大的特点已经成为当今世界的研究热点,并且继水电、火电、核电之后逐渐变为第四大发电方式。本文通过对目前比... 详细信息

环保问题已经是解决温饱问题后的又一严重问题,风电作为绿色能源自然会得到国家的重视和人民的认可,风能由于它分布广、总量大的特点已经成为当今世界的研究热点,并且继水电、火电、核电之后逐渐变为第四大发电方式。本文通过对目前比较流行的风力发电机的优缺点进行对比,提出一种新型风力发电机,并对其工作原理进行了论述,同时本文设计了一台容量为120kW的直驱式交流励磁风力发电机。首先,在对以往风力发电机的优缺点总结的基础上,提出一种新型风力发电机,给出它的结构图,并分析它的工作原理,分析该种风机的运行状态。不同于双馈异步风力发电机,在亚同步状态时该风机存在两种运行状态:低转速运行时,励磁频率不随转速的变化而改变,而当转速到达临界转速(由转子励磁容量决定的)后,励磁频率随转速变化而变化。其次,根据双馈风力发电机和直驱永磁风力发电机的设计原则和新型直驱交流励磁风力发电机的运行特点,本文将设计一台120kW、16极新型风力发电机;应用VB开发电机设计软件,以期望缩短电机的设计周期和提高电机设计的精度与准确度。最后,基于有限元法对所设计的电机进行仿真,计算电机在空载电压波形、额定负载时的发电机损耗,以及带整流桥负载时电机运行在最低发电转速附近时电机的铜耗、铁耗、输出直流电压、直流电流以及效率。仿真结果验证了风机在宽转速范围向电网送电的可行性。

关键词：直驱式交流励磁风力发电机宽转速范围

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新型电阻分压式电压传感器的研究与开发

新型电阻分压式电压传感器的研究与开发

作者：于东海哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着电气控制系统越来越智能化,控制系统对可靠性与安全性的要求也越来越高。电压传感器作为控制系统中反馈环节的重要组成部分,在电机控制系统中的作用也越来越大。由于现阶段的电压传感器都有着各自的局限性,本文采用电阻分压式的方... 详细信息

随着电气控制系统越来越智能化,控制系统对可靠性与安全性的要求也越来越高。电压传感器作为控制系统中反馈环节的重要组成部分,在电机控制系统中的作用也越来越大。由于现阶段的电压传感器都有着各自的局限性,本文采用电阻分压式的方法设计了新型的电压传感器。本文阐述了电压传感器与滤波技术在国内外发展的现状及趋势,研究并设计了基于电阻分压式的电压传感器系统。详细分析了电压传感器系统的基本原理,同时根据电压传感器的设计指标,构建了信号采集电路,应用MULTISIM软件对整个电路进行了仿真,证明了设计的正确性。研究了数字滤波器的基本原理,对各种滤波方法的特点进行了对比分析,针对要设计的电压传感器性能指标,选择FIR(有限脉冲响应)滤波方法。在MATLAB环境下,设计FIR数字滤波器,分析了设计的FIR数字滤波器的滤波性能,通过MATLAB进行了仿真。实现了数据的有效谐波分析,并对其产生的相位问题提出了相应的解决方案。采用DSP2812开发板进行了数字滤波器的编程,形成了一个完整的信号采集系统,对信号进行了数字滤波,实验结果充分证明了其可行性。对整个电压传感器系统的精度进行了分析。

关键词：电压传感器电阻分压 fir数字滤波器 DSP

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永磁同步电机控制器的研究与实现

永磁同步电机控制器的研究与实现

作者：张明星哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

在新型电力电子拓扑技术、器件制造工艺、微控制器芯片技术和智能先进控制理论的支撑下,交流调速系统方案越来越多的应用于工业制造和能源利用场合,永磁同步电机凭借其功率密度大,效率高,结构多样等优点在交流调速系统中占据了重要的地... 详细信息

在新型电力电子拓扑技术、器件制造工艺、微控制器芯片技术和智能先进控制理论的支撑下,交流调速系统方案越来越多的应用于工业制造和能源利用场合,永磁同步电机凭借其功率密度大,效率高,结构多样等优点在交流调速系统中占据了重要的地位。永磁同步电机的高效使用需要配合相关的控制器。基本的永磁同步电机控制器使用传统的基于磁场定向的矢量控制方法,电流和转速参数调节采用经典的PID控制。本文介绍了永磁同步电机控制的发展,建立了永磁同步电机的数学模型,在矢量控制的基本思想下,重点研究了速度和电流控制策略。其中速度控制以速度为观测量建立了直接滑模控制器。电流控制建立电压前馈解耦的模型,为了拓宽速度范围,采用计算超前角的方法进行重新分配交直轴电流,实现弱磁控制。并在MATLAB/Simulink仿真环境中建立了速度和电流的双闭环控制系统模型,验证了上述方法的有效性。在分析永磁同步电机的数学模型和矢量控制方案的基础上,建立了基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制的系统模型。为实现无传感器的矢量控制的仿真和实验研究提供了理论依据。同样在MATLAB/Simulink中进行建模仿真,仿真结果表明了该方法的有效性。在理论计算和仿真验证的情况下,搭建一套以750W永磁同步电机为主的对拖实验平台。采用TI公司高性能的TMS320F28335进行控制器的硬件和软件的设计实现,软件系统使用CCS6.0开发平台,对控制策略的整合实现;硬件系统采用IPM功率主电路、ADC电路、电压电流检测电路、开关电源电路、显示通信电路、位置检测电路等。在软硬件配合下,验证控制策略的可行性和正确性,电机能在空载和带负载情况下稳定运行。

关键词：永磁同步电机滑模控制控制策略前馈解耦无速度传感器

空气涡轮压缩机超高速永磁同步电机无传感器控制研究

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空气涡轮压缩机超高速永磁同步电机无传感器控制研究

作者： SHEIANOV ALEKSANDR 哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着电力电子新技术、机械技术的进步、功能更强的微处理器和先进的智能控制理论的支持,高速电机的应用越来越广泛。高速电机由于其高转速和小尺寸而在许多领域中得到了应用。此外,它结构和性能的明显优势可以取代一些经典的低速驱动系... 详细信息

随着电力电子新技术、机械技术的进步、功能更强的微处理器和先进的智能控制理论的支持,高速电机的应用越来越广泛。高速电机由于其高转速和小尺寸而在许多领域中得到了应用。此外,它结构和性能的明显优势可以取代一些经典的低速驱动系统和基于模拟技术的高速驱动系统。目前,市场上没有能够在高速范围内提供可靠位置估计的位置传感器。为此,在超高速驱动中应采用无传感器控制策略。虽然在文献中已经提出了许多无传感器算法,但并不是每个算法都可以应用于高速电机。在选择合适的无传感器算法时,应该考虑一些限制,如在高速电机驱动的主要问题是在电机加速过程中不断变化的带宽。因此需要探索不依赖于工作频率的位置估计器。本文介绍了超高速表面贴装永磁电机驱动系统的实现原理。详细介绍了永磁电机的数学模型和空间矢量调制技术,为无传感器控制策略的发展奠定了基础。基于磁场定向理论和电机数学模型,得到了给定期望带宽时PI控制器增益的计算公式。对于表面安装的永磁同步电机,由于转子结构的对称性,转子位置与空间磁阻分布性的相关性很弱。因此,本研究提出一种新颖的高频方波电压注入位置估计方法,其基本不依赖于电机转子的不对称性,适合于非凸极永磁同步电机。对于高速电机,由于相电流频率变化大(从低频到3kHz),采用了一些快速的自适应机制来在线扩展电流控制器和位置估计器的带宽。通过选择dq转子参考系作为直流信号,从而缓解了变频带问题,提出了一种基于反电动势估计的可靠、高效的宽调速范围无传感器控制算法,并应用于空气涡轮压缩机。最后,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真,验证了该方法的可行性。仿真结果表明,该算法能够将高速永磁电机从低速控制到额定转速,具有较高的精度和鲁棒性。也证实了所选择的参考帧以及带宽校正方案的正确性。为进一步验证所提方法的可行性,搭建了基于SIC MOSTES高速电机驱动实验平台,该平台以28335为主控芯片,其控制代码通过MATLAB EMBEDDED CODER工具生成。实验结果表明,高速反电势位置估计器即使在非常高的速度下也能够精确地跟踪转子位置,但由于电机转子结构(两极表贴式的PMSM)和极弱的显著性,初始位置检测算法由于在静止状态下无法提供可靠的位置估计,不能应用于高速电机。因此,对于初始对准和从零速度开始,使用预图案化的角频率以恒定幅度控制电流。此外,通过积分频率计算同步参考帧的角度。然后,当反电动势的大小足够保证转子位置的可靠估计时,算法切换到高速反电动势估计器。

关键词：高速永磁同步电机高速无传感器控制反电动势估计器空气涡轮压缩机超高速驱动器

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新型直驱交流励磁风力发电系统控制策略研究

新型直驱交流励磁风力发电系统控制策略研究

作者：苏显贺哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

为了缓解能源危机和解决环境污染问题,世界各国日益关注开发和利用新能源。风能凭借其巨大的开发潜能,干净清洁等优点,成为当今最具有规模化和商业化开发应用的新能源。近年来,风力发电技术不断进步,变速恒频风力发电技术以其高效率、... 详细信息

为了缓解能源危机和解决环境污染问题,世界各国日益关注开发和利用新能源。风能凭借其巨大的开发潜能,干净清洁等优点,成为当今最具有规模化和商业化开发应用的新能源。近年来,风力发电技术不断进步,变速恒频风力发电技术以其高效率、稳定性好、更易并网操作等优点已经取代恒速恒频风力发电技术。双馈风力发电系统和直驱永磁风力发电系统是目前变速恒频风力发电系统中应用最多的两个系统。本文在对这两种系统结构特点及其性能优缺点分析的基础上,介绍一种新型直驱交流励磁风力发电系统,这种新型风力发电系统具有宽转速范围最大利用风能、低压穿越能力强、可靠性高等优点,未来新型直驱交流励磁风力发电系统会有更多优势。推导出风力机和新型直驱交流励磁发电机在各种坐标系下的数学模型,针对风电系统中两个最关心的并网和最大风能跟踪问题,详细介绍其原理,并提出一种基于矢量控制的控制策略。机侧变换器和网侧变换器是双PWM变换器,网侧变换器采用电网电压定向矢量控制,机侧变换器采用定子电压定向矢量控制,两者协调控制,实现直流母线电压稳定,有功功率和无功功率的解耦,功率因数可调。励磁变换器采用定子磁链定向的矢量控制,在并网控制过程中,通过控制励磁电流来控制定子空载电压,保证机侧PWM整流器的可靠运行,实现并网操作;在最大风能跟踪控制过程中,控制励磁电流来控制发电机转速,实现最大风能跟踪。利用Matlab/Simlink对所提出的控制策略进行仿真分析,仿真结果表明:在风速随机变化时,新型系统有良好的动、静态性能,能够实现并网和最大风能跟踪操作,验证了该控制策略的可行性和有效性。对新型系统网侧变换器控制系统进行硬件和软件设计,硬件电路主要是主电路和控制电路的设计,软件部分主要是基于DSP28335控制器的软件程序设计,并对设计的控制系统进行实验验证,实验结果波形良好,符合所提出的控制策略,验证网侧变换器控制策略和设计的控制系统的正确性。

关键词：新型风电系统直驱交流励磁并网最大风能跟踪矢量控制策略

基于群智能优化算法的永磁同步电动机模型预测控制

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基于群智能优化算法的永磁同步电动机模型预测控制

作者：王一琛哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

本文以近年来备受关注的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）的模型预测控制方法（Model Predictive Control,MPC）为研究对象。针对该方法目前在电机高性能控制中存在的稳态控制性能不高、电流脉动较大问题提出... 详细信息

本文以近年来备受关注的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）的模型预测控制方法（Model Predictive Control,MPC）为研究对象。针对该方法目前在电机高性能控制中存在的稳态控制性能不高、电流脉动较大问题提出最优二矢量模型预测电流控制器,实现在稳态运行中电机电流脉动的明显降低;针对MPC方法局限于电流环应用的问题,本文扩展MPC在速度控制环节的应用,设计模型预测速度控制器,构成MPC级联控制系统,并进行群智能算法优化,实现在电机控制过程中动态性能的提高。新的级联控制器对于非线性约束问题也有更优的处理能力。本文首先建立PMSM的数学模型,推导模型预测所需使用的预测模型,并建立基本的MPC控制系统模型。仿真实验中验证控制系统模型的有效性。其次,对于传统MPC方法稳态控制精度较低的问题,本文指出其原因是单个周期只输出一种电压矢量,导致电流脉动较大。为了解决这一问题,提出基于最优二矢量有限集MPC方法的电流环控制方法,使得一个周期内可以输出最优电压矢量和次优电压矢量,以提高系统的动态、稳态性能。对于传统PI控制环节鲁棒性差、动态响应慢的问题,提出替代速度PI控制器的一种速度环MPC控制方法。设计变步长的群智能（Swarm Intelligence,SI）算法来在线整定控制器参数,这种方法通过群智能算法寻优,使得权重系数在任何工况下都能得到最优的设定,省略了复杂的权重系数整定过程并使得速度控制器有良好的抗扰动能力。本文为了得到寻优效果最好的算法,将萤火虫群算法（Glowworm Swarm Optimization,GSO）、人工蜂群算法（Artificial Bee Colony Algorithm,ABC）、天牛须搜索算法（Beetle Antennae Search Algorithm,BAS）进行了应用比较,选取了寻优速度最优的算法。最后,在仿真验证的基础上搭建基于DSP28335控制器的PMSM丝杆滑台实验平台,利用丝杆滑台完成突加负载、空载启动等实验,以验证级联式的MPC方法优秀的动态响应能力和抗扰动能力。

关键词：表贴式永磁同步电机有限集模型预测控制级联式模型预测控制群智能算法动态响应

基于FPGA永磁同步电机控制的数字信号处理

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基于FPGA永磁同步电机控制的数字信号处理

作者：陈斌哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

永磁同步电机因具有体积小、结构简单、损耗小且效率高等特点，近些年来在各个领域都得到了广泛的应用。特别是在提出矢量控制之后，永磁同步电机控制技术的发展速度有了很大的提升。对于矢量控制，电流、速度及转子位置的检测是必不可... 详细信息

永磁同步电机因具有体积小、结构简单、损耗小且效率高等特点，近些年来在各个领域都得到了广泛的应用。特别是在提出矢量控制之后，永磁同步电机控制技术的发展速度有了很大的提升。对于矢量控制，电流、速度及转子位置的检测是必不可少的，而在电机运行过程中，控制操作机构和检测环节都会对检测结果产生很大的影响。如果检测数据不够准确，就会对电机控制系统的性能造成很大的影响，严重时会造成电机停转甚至烧毁电机。本文首先对永磁同步电机的矢量控制技术进行分析，并详细介绍了FIR数字滤波器的原理，选取具有对称性的线性相位结构FIR滤波器。设计基于FPGA的电机控制检测信号处理系统。根据永磁同步电机的控制策略建立了电机数学模型，确定控制系统采用矢量控制。在Matlab/Simulink的仿真软件平台上搭建了永磁同步电机控制系统的仿真模型，基于转速、电流双闭环的控制策略对系统进行验证，证明系统的可行性。以FPGA为控制核心，根据电机控制原理设计电机检测信号处理系统。其中，包括电机转速检测、转子位置检测及初始定位和电流检测。利用分布式算法设计了FIR滤波器实现对电流的准确检测，通过自顶向下的设计方法，将整个模块划分为几个功能单元，再利用Verilog HDL硬件描述语言完成了各个单元的设计。

关键词：永磁同步电机 FIR 分布式算法矢量控制 FPGA

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电机控制时电量信号检测及信号处理研究

电机控制时电量信号检测及信号处理研究

作者：沈胜楠哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着现代高新技术产业的发展,电机技术已逐渐成熟,它作为机电能量转换装置,普遍应用于国民经济各领域及人们的日常生活中。未来的电机将向高效率、高功率密度、高可靠性、低噪声以及良好的可控性和可替换性方向发展。除此之外电机控制... 详细信息

随着现代高新技术产业的发展,电机技术已逐渐成熟,它作为机电能量转换装置,普遍应用于国民经济各领域及人们的日常生活中。未来的电机将向高效率、高功率密度、高可靠性、低噪声以及良好的可控性和可替换性方向发展。除此之外电机控制也在向智能化的方向发展,智能化控制被应用于许多领域,因此电机控制下对电能质量的要求越来越高。由于非线性负载及电力电子元件的大量使用,会产生严重谐波污染,所以治理谐波显得尤为重要。这就要求有良好的算法去检测谐波,故本文采用FFT对电机谐波进行分析。本文首先介绍电信号的采样原理及硬件同步采样、软件同步采样、异步采样三种采样方法及实现方法。并根据建立电压电流等电量检测的相关数学模型,利用傅里叶变换得到电压和电流信号的频带特征、计算各频率电压和电流信号的特性(包括频率、幅值、相位、有效值)。针对快速傅里叶算法存在栅栏效应、频谱混叠、截断效应等问题,对FFT算法进行改进,提出一种加汉宁窗的FFT算法。同时针对该算法,本文利用MATLAB建立交-直-交变频仿真模型分析其谐波含量,用以检验算法的合理性。然后详细介绍模拟滤波器和数字滤波器的原理及异同,并利用MATLAB分别对二阶巴特沃斯低通模拟滤波器和FIR数字滤波器进行设计并分析滤波器的幅频和相频响应。同时运用MATLAB设计实例,建立SPWM逆变电路检验二阶巴特沃斯滤波器的滤波性能,利用FFT分析其谐波含量,得出经滤波后的波形为正弦波,其电压THD由64.39%降至1.47%,可知其滤波性能良好。最后本文实验部分所选电机为750W永磁同步电机。硬件设计部分选用DSP28335作为主控芯片,主要设计模块包括对信号检测电路的设计、A/D转换电路及外围电路的设计、锁相环的设计等;软件部分主要基于CCS软件编程实现控制相关的硬件电路从而达到电量信号检测及处理信号的目的。

关键词：电量检测信号处理快速傅里叶变换谐波分析滤波器