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电源技术 2010年第6期34卷 592-594页

作者：陈德传黄志平杭州电子科技大学智能控制与机器人研究所浙江杭州310018

针对现有开关电源难以对同功率规格的直流电动机类负载供电的难题,在建立与分析直流电动机负载条件下开关电源对象数学模型的基础上,提出了一种以稳压控制为内环(采用DI调节算法)、以动态最大电流约束控制为外环(采用NDPI调节算法)的综... 详细信息

针对现有开关电源难以对同功率规格的直流电动机类负载供电的难题,在建立与分析直流电动机负载条件下开关电源对象数学模型的基础上,提出了一种以稳压控制为内环(采用DI调节算法)、以动态最大电流约束控制为外环(采用NDPI调节算法)的综合控制方法为基础新型开关电源控制方案,MATLAB仿真验证了该方案具有很好的动态恒流特性与稳态恒压性能。介绍了以软开关电路及嵌入式芯片为控制核心的新型开关电源技术实现方案,新型开关电源方案具有负载适应范围广、效率高,恒流约束及稳压精度高等特点。

关键词：开关电源电流约束控制稳压控制电动机负载嵌入式技术

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基于干扰补偿的永磁同步电机调速系统控制方法研究

基于干扰补偿的永磁同步电机调速系统控制方法研究

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作者：韦博强兰州交通大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)因具有体积小、结构相对简单、可靠性强、控制灵活等优点而广泛应用于各种高精度伺服系统当中。由电流内环和转速外环组成的的串级结构被广泛应用于永磁同步电机控制系统当中,过... 详细信息

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)因具有体积小、结构相对简单、可靠性强、控制灵活等优点而广泛应用于各种高精度伺服系统当中。由电流内环和转速外环组成的的串级结构被广泛应用于永磁同步电机控制系统当中,过去由于计算机算力和内存限制等方面的原因,在永磁同步电机调速系统当中的速度环控制周期大于电流环。随着控制技术的进步与发展,电流环与转速环控制已可以做到同周期控制,因此,将电流环与转速环合并到一个控制器当中可以形成非串级结构。非串级结构具有结构简单且参数较少等优点。然而,q轴电流不再受给定值约束,非串级结构需要解决过电流保护的关键问题。受到状态约束控制思想的启发,本文提出采用电流约束控制来实现过电流保护功能,将给定电流设为状态量,在控制器增益当中加入惩罚项以约束q轴电流。滑模控制因其对系统的参数摄动和外部干扰鲁棒性强、计算量小、实现简单且动态响应快被广泛应用于PMSM调速系统当中。但滑模变结构控制存在较大的抖振,不利于电机系统的有效运行。为尽可能的减弱抖震带来的影响,本文采用了二阶滑模超扭曲算法,该算法既保证系统具有强鲁棒性,又消除了输出控制信号的抖振。为了同时实现电流约束功能与抖振消除保证系统快速响应,本文提出了一种超扭曲电流约束控制,将电流约束函数和二阶超扭曲算法合并在一个控制器当中,既完成了具体功能的实现,又保证了结构的简洁性。通过稳定性分析,当系统符合稳定条件时系统达到稳定。通过仿真对比,该方法能够将q轴电流约束在限定范围之内,且具有较好的动稳态性能。扰动对于系统具有很大的影响,研究发现,使用单位增益低通滤波器的传统频域多目标观测器只能有效地处理满足所谓匹配条件的一类特定扰动,而传统时域多目标观测器总是产生高阶观测器。为此,本文提出将函数干扰观测器应用于PMSM调速系统当中,与现有的频域干扰观测器相比,函数干扰观测器能够处理更多种类的干扰,而与现有的时域干扰观测器相比,函数干扰观测器能够产生更低阶的观测器。通过仿真对比,函数干扰观测器对负载扰动、正弦波扰动等扰动具有较强的干扰补偿能力。

关键词：永磁同步电机非串级结构电流约束控制超扭曲算法函数干扰观测器

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一种负载适用范围广的节能型开关电源及其冗余控制

一种负载适用范围广的节能型开关电源及其冗余控制

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作者：黄志平杭州电子科技大学

学位级别：硕士

开关电源具有效率高、功率因数高、体积小、可靠性高等特点,已成为现代电源的主流形式,也是各类用电设备必需的基础技术,需求量大。但是普通的开关电源难以给同功率规格的直流电动机类负载供电,由于普通的开关电源在给直流电动机(特别... 详细信息

开关电源具有效率高、功率因数高、体积小、可靠性高等特点,已成为现代电源的主流形式,也是各类用电设备必需的基础技术,需求量大。但是普通的开关电源难以给同功率规格的直流电动机类负载供电,由于普通的开关电源在给直流电动机(特别是机械特性硬的直流电动机类)负载供电时,因电动机的动态电流往往高过其额定值的许多倍,使得开关电源给同功率规格的电机类负载供电时常因过电流保护关机而无法工作、或需要大幅降额使用而造成极大浪费等问题。本文针对这一问题提出了一种适于电机负载且负载适用范围广的新型AC/DC开关电源方案,不仅能解决开关电源给同功率规格的硬特性直流电动机负载供电的难题,而且具有很好的动态恒流与稳态恒压的性能。新型开关电源采用ZCS-PWM变换器的软开关技术以减小开关电源内部的动态功耗,降低能源消耗,同时将电动机负载的制动能量进行储存达到能量回收的效果。采用冗余电源方案进一步提高对负载供电的可靠性。本文还采用嵌入式技术使新型开关电源的功能得到扩展,这对扩大开关电源的应用范围将具有重要的技术与经济意义。本文介绍了新型开关电源的总体设计方案,分析其结构与原理。在建立直流电动机负载条件下的开关电源数学模型基础上,提出了新型开关电源综合控制算法:以稳压控制为内环(工作于ID调节方式)、以动态最大电流约束控制为外环(工作于NDPI调节方式)。通过MATLAB对各种调节方式进行仿真、比较、分析,验证了该方案的可行性。完成新型开关电源的软硬件设计。硬件部分包括开关电源的主电路、辅助电路、蓄电池充放电电路、电压电流信号检测电路、控制器外围电路等;软件部分主要包括电压、电流信号的采集、综合控制算法的实现、PWM信号的生成等,同时介绍了功能扩展基础,包括μC/OS-??在嵌入式芯片MC9S12NE64上的移植、MC9S12NE64以太网功能的初始化等。本系统基本达到了预期目的,将具有良好的应用前景。

关键词：开关电源直流电动机电流约束控制稳压控制节能

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