DSP控制開關(guān)磁阻電動機電力控制技術(shù)研究

為降低轉(zhuǎn)矩脈動,提出四相開關(guān)磁阻電動機直接轉(zhuǎn)矩控制原理、步驟和實現(xiàn)方法。借鑒感應(yīng)電動機直接轉(zhuǎn)矩控制思想,基于能量等效原則推導(dǎo)出四階磁鏈正交變化矩陣,指出采用坐標分解法所得的磁鏈幅值是正交變換法所得幅值的1.4倍。針對正八邊形的電壓空間矢量,分析了磁鏈與電壓矢量間的影響關(guān)系,設(shè)計了開關(guān)矢量表。仿真和實驗研究結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩穩(wěn)態(tài)誤差可控制在5%范圍內(nèi),部分解決了開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)矩脈動大的問題。

文章介紹了適用于工業(yè)運輸設(shè)備的開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng),由于其具有起動電流小,起動轉(zhuǎn)矩大,運行效率高的特點,因此能夠解決工業(yè)運輸設(shè)備中重載不能起動和能耗較大的實際問題,并提出了設(shè)計方案,說明了運行過程,指出了該系統(tǒng)的優(yōu)點。

開關(guān)磁阻調(diào)速電動機系統(tǒng)(srd)是70年代開始研制,80年代逐步發(fā)展起來的一種新穎機電一體化驅(qū)動設(shè)備,其性能優(yōu)越,發(fā)展前景廣闊。本文以所開發(fā)的sr71-8/6(250w)樣機為基礎(chǔ),比較系統(tǒng)地研究了pwm調(diào)壓調(diào)速型開關(guān)磁阻電動機原理,對所開創(chuàng)的一種-7.5°～22.5°的相繞組導(dǎo)通控制模式進行了詳細分析,并給出了相應(yīng)的仿真和實踐結(jié)果。

介紹了三相開關(guān)磁阻電動機脈寬調(diào)制(pwm)控制系統(tǒng)及開關(guān)磁阻電動機(srm)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理.針對自行開發(fā)的開關(guān)磁阻電動機進行了控制,其控制系統(tǒng)全部采用集成電路硬件實現(xiàn).實際應(yīng)用表明,該控制系統(tǒng)正確可行,有較好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度.

五相開關(guān)磁阻電動機(5-phaseswitchreluctancemotor,以下簡稱五相srm)除了具備srm一貫的結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、容錯能力強和運行效率高等特點外,相對于三相和四相srm來說其轉(zhuǎn)矩脈動更小,運行更加平穩(wěn)。

介紹開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)給壓力機性能帶來的變革,簡述全數(shù)字系列(dt系列)開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)在壓力機上應(yīng)用及其特性。并對其實際應(yīng)用時的打擊能量進行了現(xiàn)場測試,對dt系列開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)的突出性能進行了總結(jié)。

針對開關(guān)磁阻調(diào)速電動機存在轉(zhuǎn)矩脈動大、電磁干擾嚴重的問題,提出了一種利用混沌函數(shù)調(diào)節(jié)電壓占空比對srd實施混沌反控制的方法。該方法通過對srd理想電感方程進行傅立葉變換,建立了srd仿真模型,然后以邏輯斯蒂映射方程調(diào)節(jié)srd占空比增量,得到了srd混沌反控制系統(tǒng)的混沌態(tài),并將該方法與模糊控制算法相結(jié)合進行實驗驗證,解決了單一混沌反控制方法調(diào)速性能差的問題,且實現(xiàn)了混沌信息向srd的嵌入。實驗結(jié)果表明,混沌態(tài)運行可以在一定程度上改善系統(tǒng)的性能。

針對微型電動汽車運行工況和驅(qū)動性能要求,設(shè)計了一種開關(guān)磁阻電動機,通過采用有限元對電機結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計、分析和優(yōu)化,并構(gòu)建了基于開關(guān)磁阻電動機的驅(qū)動控制系統(tǒng)。在控制策略上采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng):速度環(huán)采用pi控制、電流環(huán)采用角位置控制與電流斬波控制相結(jié)合的方法,有效減小了電機的轉(zhuǎn)矩脈動。理論建模仿真和樣機實驗表明,該電機在低壓大電流的工作條件下,具有動態(tài)性能好、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點,能滿足微型電動汽車頻繁起動、加速、爬坡等動力性能要求,在微型電動汽車中具有潛在的應(yīng)用前景。

介紹了開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)(srd)的各個組成部分和功率變換電路應(yīng)具備的條件,闡述了該系統(tǒng)的功率變換電路和系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖,給出了系統(tǒng)應(yīng)用的控制方式、位置檢測電路和電流檢測的方法。

在分析了開關(guān)磁阻電動機閉環(huán)速度控制方案的基礎(chǔ)上,針對pid算法在開關(guān)磁阻電動機應(yīng)用中出現(xiàn)的問題,給出了相應(yīng)的解決方法,提出了非線性變速積分pid算法,并成功地解決了在低采樣周期時pid算法的積分飽和問題。

本文首先介紹了開關(guān)磁阻電動機的工作原理及常用控制方式,有電流斬波、脈寬調(diào)制方式和角度位置控制方式,其次介紹了開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的基本組成,其中對功率變換器、位置檢測器、電流檢測器、控制器的作用進行了簡單的闡述,最后介紹了開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用。

開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)是一種新型的調(diào)整系統(tǒng),其性能指標高于普通交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)及直流電動機調(diào)速系統(tǒng)。文章給出了開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),并介紹了該系統(tǒng)在無極繩牽引車、電牽引采煤機、刮板輸送機中的應(yīng)用。

根據(jù)開關(guān)磁阻電動機的工作原理及結(jié)構(gòu),簡要概述了電機設(shè)計的基本方法、注意事項及步驟,并利用vb語言編寫了計算機輔助設(shè)計軟件。設(shè)計了一臺16/12極開關(guān)磁阻電動機,利用ansoft軟件對電機參數(shù)進行了仿真,得出了效率、功率、轉(zhuǎn)矩脈動等特性曲線,仿真結(jié)果為現(xiàn)有開關(guān)磁阻電動機的優(yōu)化與改進提供了依據(jù)。

基于有限元分析軟件ansys,對三相(6/4)開關(guān)磁阻電動機的二維電磁場進行了系統(tǒng)的分析,計算出電機在不同轉(zhuǎn)子位置角和電流下的磁場分布、磁能和靜特性,為開關(guān)磁阻電動機的設(shè)計、建立非線性模型以及控制策略的研究提供了可靠依據(jù)。

提出了一種新的開關(guān)磁阻電動機解析模型,并根據(jù)此模型設(shè)計了雙開關(guān)磁阻電動機的改進交叉耦合同步控制方法。針對現(xiàn)有模型的轉(zhuǎn)矩計算不便問題,利用磁鏈-轉(zhuǎn)子位置關(guān)系曲線的對稱性特點,提出了快速轉(zhuǎn)矩計算模型,方便在線實時計算瞬時轉(zhuǎn)矩,并把此模型應(yīng)用到兩臺電機同步控制,兩臺電機轉(zhuǎn)矩差實時計算后,取反并與速度差耦合,同時反饋到速度控制端。仿真結(jié)果表明,該方法縮短了同步時間,減小了最大速度差,降低了轉(zhuǎn)矩抖動,使同步過程更加平穩(wěn),功率輸出平衡得到改善。

利用雙口ram作為雙dsp的共享存儲器可以實現(xiàn)雙dsp之間方便、快捷的數(shù)據(jù)傳輸,且該方法結(jié)構(gòu)簡單,系統(tǒng)性能優(yōu)良。

惡劣流通介質(zhì)工況下的y型截止閥密封面極易磨損,往往導(dǎo)致閥門工作性能嚴重下降,使用壽命很快縮短。本文提出一種采用有pid反饋控制的開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動裝置,實現(xiàn)y型截止閥變速控制,使閥瓣在整個行程中的不同階段用不同的速度運行,從而達到使閥瓣的密封面受到的磨損減小到最小的目的

基于magnet仿真環(huán)境,根據(jù)電機的結(jié)構(gòu)參數(shù),建立了三相6/4極開關(guān)磁阻電動機(switchreluctancemotor,srm)的系統(tǒng)仿真模型。通過仿真分析,得到了電機的磁場分布,靜態(tài)磁鏈特性以及穩(wěn)態(tài)運行特性;并用實際研制電機的實驗結(jié)果對仿真結(jié)果進行了驗證,仿真結(jié)果與實驗結(jié)果接近,驗證了有限元仿真分析結(jié)果的正確性。

根據(jù)開關(guān)磁阻電機的非勵磁相繞組電感參數(shù)隨電機轉(zhuǎn)子位置變化的規(guī)律,利用諧振電路將電感參數(shù)轉(zhuǎn)換成含有電感信息的頻率信號,經(jīng)數(shù)字處理器計算得出實時轉(zhuǎn)子位置信號,從而實現(xiàn)電機無傳感器檢測控制,對此進行了理論研究,并給出了實驗結(jié)果,研究對設(shè)計有一定參考價值。

針對開關(guān)磁阻電動機(srm)的電感模型,提出了一種新的無位置傳感技術(shù);能在較寬調(diào)速范圍內(nèi)準確地估計電動機轉(zhuǎn)子位置。構(gòu)建了以spartan-3adspfpga為核心的純硬件無位置傳感器控制電路;給出了基于xilinxfpga/cpld開發(fā)平臺和matlab/simulink仿真環(huán)境進行dsp功能實現(xiàn)的方法和設(shè)計流程。實驗結(jié)果表明該控制電路簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加了系統(tǒng)的可靠性,提高了系統(tǒng)的實時性。

本文介紹了龍門刨床運用開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)(srd)對原有的發(fā)動機組進行改造,同時結(jié)合可編程控制器(plc)對原有的電器控制系統(tǒng)進行改造。經(jīng)過實際運行證明,改造后的龍門刨床系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性大大提高,節(jié)能效果明顯,故障率降低,提高了運行控制精度以及工件的加工質(zhì)量。

在已知開關(guān)磁阻電動機磁化曲線的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種基于歸一磁鏈/電流法的srm間接位置檢測方法。該方法是以各相的電壓、電流為輸入,積分得到磁鏈,對磁鏈歸一化,查找磁鏈歸一化后的二維表,得到相應(yīng)的位置角。該方法解決了傳統(tǒng)磁鏈/電流法依據(jù)原始磁化數(shù)據(jù)形成查找表且表格利用率低的問題,能夠較準確地估算電機轉(zhuǎn)子位置。利用matlab提供的simulink系統(tǒng)環(huán)境對開關(guān)磁阻電機間接位置檢測方案建立仿真模型,仿真結(jié)果表明電機運行在不同轉(zhuǎn)速下,該方法均能對轉(zhuǎn)子位置進行估算且具有較高的精度和可靠性。