DC/DC变换器虚拟直流电机控制稳定机理研究

新能源发电功率的随机波动、直流负荷及储能装置的频繁投切会引起直流母线电压快速波动,会对系统稳定性造成影响,严重时甚至会使整个系统失稳.为此,研究人员提出引入虚拟直流电机控制技术改善系统的稳定性,但其致稳机理尚不明确.为明确该机理,基于零极点形式表示的控制系统传递函数构造了虚拟直流电机控制的小信号模型,用控制系统的带宽和相频裕度分析了虚拟直流电机的惯性和阻尼参数对控制系统稳定性的影响,并确定了两个参量与控制系统开环增益和穿越频率的对应性,得到了一般性结论.进一步以BUCK变换器为控制对象展开分析,得到虚拟直流电机和控制系统参数间具体的数学关系.在Matlab/Simulink环境下进行仿真验证,仿真结果证明了以上分析结果的正确性和有效性.

基于PID控制的小型直流电机控制系统设计

智能家居走进人们生活,为像清洁机器人这样的移动性机器人设计一套高性能驱动电机控制系统有很强的实用意义。通过参数辨识实验获取选用电机的传递函数,用MATLAB软件进行PID控制器和模糊PID控制器仿真设计,得到的参数通过搭建的硬件系统进行验证。结果表明,该控制器有优良的动态性能和抗干扰性。

基于51单片机的汽车小型直流电机调速系统设计

小型直流电机作为一种响应快、控制方便的执行器,目前已广泛应用于汽车仪表、空调、动力转向、玻璃升降、电动座椅等汽车控制系统中。本文采用宏晶科技的51单片机STC89C52RC作为主控芯片,选择ULN2003作为电机的驱动芯片,设计具有独立按键的按键电路来控制电机的加速、减速,设计8位数码管电路来显示电机速度的挡位,并利用Keil 5集成开发环境进行C语言软件编程设计,通过脉宽调制(PWM)信号来实现电机速度1~18挡的控制。验证结果表明,本设计能够有效实现汽车小型直流电机的多挡调速,达到设计预期。

基于EMI技术的小型直流电机振动噪声研究

针对某型高档轿车用于座椅调节的小型直流电机工作时出现的振动噪声问题,探索一种准确有效且受环境因素影响小的方法,找到振动噪声产生的原因并确定解决方案。首先对电机进行声压实验以及压电阻抗实验,通过对比发现压电阻抗技术在振动噪声分析方面的优异性;结合测得的电机阻抗有效峰值频率,划分共振区,确定产生振动噪声的原因是定子和转子在8kHz处存在同频共振;基于改变定子机壳厚度和添加辐条2种优化方案对电机进行有限元仿真,结果显示有效峰值频率与机壳厚度、辐条数存在一定的变化关系;最后结合压电阻抗技术,用2种不同厚度的辐条对电机进行阻抗实验,验证了添加辐条方案的有效性,可为有效规避小型直流电机振动噪声的研究提供参考。

小容量无刷直流电动机的稳态运行分析

为四相单极性驱动的小容量无刷直流电动机建立了稳态运行的简化模型，介绍了它的稳态运行特性，分析展示了超前角对运行特性的影响。

混合微电网交直流母线接口变换器虚拟同步电机控制策略

针对混合微电网交直流母线接口变换器采用下垂控制存在惯性小、阻尼低等问题,提出一种适用于接口变换器的虚拟同步电机控制策略。该控制策略不仅可使交直流母线接口变换器具有下垂控制的稳态特性,而且可使其呈现类似于同步电机的动态频率响应特性,有效提高交直流混合微电网对交流频率及直流电压的抗扰动特性。该文分析混合微电网瞬时功率平衡特性,基于此,提出利用交、直流微电网电源和负荷吞吐特性为交流频率和直流电压提供惯性,并设计相应的控制策略。建立所提控制策略的小信号模型,详细分析转动惯量、阻尼系数、直流下垂系数等关键参数对系统稳定性的影响及有功功率变化时交流频率和直流电压的动态响应,据此给出系统关键控制参数设计方法。最后,分别利用Matlab/Simulink软件和dSPACE实验平台验证所提控制策略的有效性。

小型船舶直流无刷推进器控制系统

目前交通船中绝大部分仍是柴油机船舶,柴油机船舶具有噪音大、污染环境、效率低下等缺点,不符合环保节能的要求,应该大力推广基于蓄电池供电方式的小型船舶。无刷直流电机与永磁同步电机相比,在功率相同情况下,输出转矩更大但输出脉动也会更大。无刷直流电机不仅控制简单、故障率低,而且成本低廉,输出脉动可以得到抑制,完全可以作为小型短途船舶的推进电机。本文根据小型船舶特点,提出一种以DSP为核心的永磁磁无刷直流推进电机控制器设计方案。

基于STC单片机的小型直流电机变频调速控制器系统设计与制作

伴随着半导体技术的不断发展和数字控制的普遍化,小型直流电机变频调速控制的应用范围已经从高性能的领域拓宽到通用驱动和专用驱动的场合。本文提出并实现基于STC单片机的小型直流电机变频调速控制器系统设计,在完成Proteus仿真的基础上,本文完成变频调速控制系统的硬件制作及软件编程以完成系统控制性能的测试。测试结果显示PWM值对电机转速的控制性良好。本系统在实现电机简单操作、低成本控制方面具有一定的应用价值。

基于电子刹车模式的无齿轮装置智能小型绕线机

提出了一种智能小型绕线机的实现方法,具有转矩稳定、达到设定匝数自动刹车、绕线速度可控的特点。利用直流电机转矩大的特点直接带动卡头工作,无复杂的齿轮变速装置,采用电子刹车模式实现了绕线匝数和速度的精确控制。实验结果表明,实际工作速度与设定速度曲线一致,绕线匝数控制精确,负载大小对转矩无影响。大大提高了工作效率,具有较强的实用性。

基于场路结合的姿控飞轮驱动电机

常规的姿控飞轮驱动电机的设计只能基于经验通过重复计算得到设计参数,且无法得到最优参数。本文以磁路法和有限元法(FEM)为基础,提出以驱动电机的有效径长比为核心的姿控飞轮驱动电机的设计方法。设计磁路时,首先基于电机的等效电路建立径长比与表征电机性能的参数之间的计算模型,然后采用拉普拉斯方程的有限元法计算气隙磁通密度和电感用于精确分析电机性能。采用该方法设计了一台5Nms轮毂驱动型飞轮电机,仿真分析了电磁转矩脉动和机械特性曲线。结果显示其调节特性的理论计算值与试验值一致,电磁结构的最大设计误差为2.9%。该方法适用于姿控飞轮驱动电机的设计,且具有准确、简洁和快速的特点。

无静摩擦力矩的无刷直流力矩电机

提出了一种电枢上无铁芯的无刷直流力矩电机,该电机无静摩擦力矩。推导出了这种电机的电流、力矩和反电势等参数的计算公式,给出了这种电机的合理设计方法,然后按提出的设计公式和设计思路设计了一种新型力矩电机—无静摩擦力矩的无刷直流力矩电机。对该电机的实际测试表明,该力矩电机不仅无静摩擦力矩,而且还有电气时间常数小、力矩系数大、功耗低、制造工艺简单等优点,同时也证明了文中给出的计算方法是正确的。

永磁直流电动机电枢结构设计和强度分析

以低惯量耐高冲击空心杯永磁式直流电动机电枢为工程研究对象,简要介绍了电枢的结构设计,对空心杯电枢的结构强度和耐冲击能力进行了详细的数值计算和有限元分析,最后,进一步优化电枢的结构设计和关键工艺。

基于虚拟直流母线结构的轴向磁场永磁电机小电容驱动系统

该文提出一种新的有源功率解耦电路及瞬时电压控制策略,基于此构建轴向磁场永磁电机(axialfieldpermanent magnet,AFPM)的小电容驱动系统。该有源功率解耦电路在电网、直流母线之间构建2套功率供给通道,增加了电网脉动功率控制自由度和灵活性。控制解耦电容电压跟踪虚拟直流母线电压脉动量变化,有效抑制电网脉动功率对直流母线电压的影响。将瞬时电压控制策略引入到小电容AFPM电机驱动系统直流母线电压抑制环节,进一步将直流母线电压波动控制在较小的范围内,实现静、动态工况下小电容AFPM驱动系统高性能运行。分析该有源功率解耦电路的工作机理,对其数学模型进行推导,详述电路关键参数的设计思路。最后,通过原理样机验证该解耦电路及对应小电容驱动系统的有效性。

基于谐振耦合式无线能量驱动电机系统设计

谐振耦合式无线能量传输是一种新的非接触式能量传输技术,能实现无线能量驱动电机。该文从电路耦合模型出发,分析系统传输功率与系统参数之间关系,从而对线圈进行了优化设计,使其达到最佳传输效果。最后设计了一台实验样机,该样机利用两个相同频率的谐振铜线圈产生强耦合,使电能以无线传输的形式实现了在一定距离范围内驱动直流小电机。实验结果验证了该设计方法有效性。

基于TA8429H的小型直流电机调速控制器设计

根据TA8429H芯片的特点,采用直接测量小型直流电机电动势,不用外部测速电路的办法,设计了一种基于TA8429H的小型直流电机调速控制器。以MSP430单片机作为主处理器,使其产生PWM控制信号,传输给TA8429H芯片,实现小型直流电机的转速控制。控制器具有电路简单、功耗低、性能稳定等特点。

小型直流电动机的双路功率控制方法研究

在现代工业环境下,小型直流电动机具备稳定性高及过载能力强的特点,得到广泛应用,同时电机能耗控制也成为了备受关注的课题。于是文中将小型直流电动机作为研究方向,对电机功率进行有效控制达到节能目的。首先,在小型电机间接转矩控制系统中,利用功率绕组静态坐标系描述功率绕组无功功率及控制绕组磁链间的关系,通过调整电机参数与电压参数构建无功功率绕组磁链控制模型,先表征电动机间接转矩系统内部性能状态;然后,基于直流电机的内部结构状态,提出以搜索寻优法为基础利用黄金分割理论的功率控制策略,在保证输出转矩和转速一定的情况下,通过运用搜索寻优法调整励磁电流并使该输出电流为最小值,并采用黄金分割理论缩小搜索范围以控制最优搜索状态,最后达到有效控制功率的目的。实验证明,通过对功率的控制有效降低了电机能耗。

一种提高变流器效率的无刷直流电机速度控制策略

针对直流链采用小电容的无刷直流电机系统,以减少开关管动作次数,有效提高变流器效率为目标,提出了一种新型控制策略。该策略根据电机运行工况调整电容供电区间,当电机运行在非额定工况时能够避免直流链开关管不必要的斩波。此外,在电容供电区间,单独控制直流链开关管斩波来实现直流链输入电压和电机转速的同时调节,进一步减少了变流器开关管动作次数。对无刷直流电机平稳运行时的导通两相线电压平均值进行了推导,并在一套无刷直流电机系统上进行实验,实验结果证明了本文提出方法的有效性。

基于TMS320F2812的小车驱动控制系统的设计

本文设计了以TMS320F281 2数字信号处理器为控制器的智能小车的运动控制模块。TMS320F281 2DSP具有丰富的外设和高速的运算能力,它特有的事件管理器集成了PWM控制信号发生器,特别适合电机控制。以它为控制器大大简化了驱动控制模块的硬件和软件的设计。以它为控制芯片设计制作的移动小车运行平稳,反应灵敏。

小型直流电机建模及其模糊PID控制研究

为解决未知传递函数小型直流电机分析控制较为困难的问题,针对参数不易获得的情况提出了一种建模方法,设计了一种基于模糊PID自整定的控制系统。推导出直流电机的通用传递函数与零状态阶跃响应表达式,使用Matlab根据实测其零状态阶跃响应数据拟合出参数,并得到基本PID控制参数。为了优化控制效果,根据专家经验设计模糊控制器对参数进行整定,仿真结果对比发现调节时间、超调量均优于PID,并且具有一定的抗干扰性。最后搭建硬件平台根据其实际控制效果验证了建模和控制的有效性。

小型智能车电机驱动与速度控制系统设计

本文对基于MK60DN512ZVLQ10微控制器的小型智能车控制系统进行改进。在程序设计上,采用双边沿检测识别赛道,并采用位置式PD控制舵机转向和增量式PID控制驱动电机转速,从而在保证行驶轨迹精度的前提下,提高智能车行驶速度。在硬件方面,通过对智能车各组成部分总体布局进行改进,使结构重心降低,提高其运行稳定性。通过安装光电编码器和对驱动电路的改进设计,增强对智能车加速、差速与制动的闭环反馈控制性能,提高了智能车通过弯道的速度和稳定性。