电动车跷跷板自平衡系统设计

采用32位ARM芯片LPC2138作为MCU,由AccuStar电子倾角传感器获得的角度信号经移动平均滤波法作数字滤波构成检测信号,用步进电动机作为控制驱动装置,形成增量式闭环数字PID控制系统,使电动小车能自动完成在不同条件下于跷跷板上保持平衡的控制任务.实验结果表明,该系统在板长为1.6s时,初次平衡响应时间小于65s,二次平衡响应时间小于60s,平衡位置与水平位置偏差小于1.1°。

户用光伏并网逆变器人机交互系统开发及应用

为方便用户直观地监测和管理户用光伏并网逆变器,设计了基于RA8870的彩色液晶屏人机交互系统。采用32位ARM芯片STM32作为MCU,彩色TFT作为人机交互显示器,通过UART与逆变器控制芯片DSP通信,获取逆变系统的实时运行状态,并将信息以图表方式呈现给用户;同时将功率信息存储到闪存芯片中,以便用户查询发电量历史数据。实验结果及工业产品应用表明该人机交互系统可在60 ms内反映当前系统工作状态,历史数据查询延时100 ms,同时人机界面友好、系统工作稳定可靠。

一种净水机智能管理系统设计与实现

为了实现某净水机设备的智能管理,采用增强型单片机芯片STC89C58RD+作为MCU,由实时时钟芯片DS1302和涡轮流量传感器获得的时间和流量信号构成闭环控制系统,运用DES加密算法形成智能IC卡安全应用体系,以Visual C++6.0为开发平台设计上位机管理软件界面;应用结果表明,该净水机智能管理系统具有稳定可靠、安全性高和易于管理等优点,系统时间误差控制在每天1s以内,流量标准误差为0.89%,系统综合误差小于1%。

户用小型逆变器监测管理系统开发及应用

为了通过PC机和网络有效监管小型逆变器,以小功率户用小型光伏逆变器为研究对象,设计了上位机通讯监测系统。该系统以STM32F103ZET6作为逆变器的监测通讯主控,基于Blue Tooth V2.1协议,在集成于Microsoft Visual Studio中的WPF开发环境中完成了具有良好实时响应特性的Internet监测平台。该系统可实时监测逆变器的当前状态,建立被控对象的历史信息数据库,并以图表形式供用户查询,使用户能够通过网络远程监测逆变器并及时了解设备的运行状态。工业应用表明该系统运行稳定,便于户用小型逆变器的远端在线管理。

小型风力发电系统手持式用户终端开发

为了给用户提供一种监测和管理风电系统的直观手段,设计了一款手持设备,采用32位ARM芯片stm32作为MCU,彩色TFT触摸屏作为人机交互媒介,通过CLASS 1蓝牙模块与风电系统数据采集器进行无线通讯,获取风电系统的实时运行状态,将信息以图表方式反馈给用户;并将功率信息存储到闪存芯片中,以便用户按年、月、日发电量分别进行查询。实验结果及工业产品应用表明,该手持终端操作简便,稳定可靠,风电系统发电量历史数据图表响应快速,用户体验流畅。

内外螺旋管道机器人的动力学建模和数值仿真

无刷直流电机换相转矩脉动的存在影响了其传动效果。提出了一种新的控制电珞拓扑，使用Z源直流变换器，在换相对调整逆变器母线电压来抑制转矩脉动，通过开关选择电路决定电源电压或者Z原直流变换器输出电压作力电机逆变器直流母绒的输入电压。简要分析了换相转矩脉动产生的原因，介绍了通过增加前级直流变换器抑制换相转矩脉动的新方法。在MATLAB／Simulink环境下构建了无刷直流电机换相转矩脉动抑制仿真模型，对提出的电路拓扑在不同的电路参数下进行了仿真和分析。仿真实验表明，该电路在高速以及低速段转矩脉动抑制效果均较为显著，转矩脉动可减少到平均转矩的8％以下，并且能适当提高电机平均输出转矩。

一种基于电流反馈的分段式PWM控制无刷直流电机转矩波动抑制方法

无刷直流电机伺服系统具有广泛的应用场合,但转矩波动限制了其在高精度场合的应用。针对非理想反电动势引起的无刷直流电机转矩波动提出了一种基于电流反馈的分段式PWM控制方法。该方法通过线反电动势观测器获得产生目标转矩值的参考电流,以实现对电机转矩的直接控制。同时,针对电机高速与低速运行状态分别采用不同的PWM控制策略来有效消除换相转矩波动,系统具有低转矩波动和高转矩输出的特点。通过在Matlab/Simulink环境下建立系统仿真模型,对该控制方法的转矩直接控制能力进行检验,并对转矩波动进行了对比;搭建实验平台对具有非理想反电动势的无刷直流电机进行了驱动实验。仿真和实验结果表明,该文所提出的控制方法能有效减小转矩波动,提高无刷直流电机伺服系统输出转矩的稳定性和位置控制精确度。

一种三电平逆变器中点电位控制方法仿真研究

二极管中点钳位型三电平逆变器直流侧中点电位偏移不仅会导致交流侧输出性能变差,严重时会减少直流支撑电容寿命甚至损坏功率器件。提出了基于三电平直流变换器的三电平逆变器直流侧中点电压平衡控制方法,依据开关管关断时间之和决定母线电压、关断时间之比决定中点电位的约束条件,调节开关管工作状态,从而使中点电位在系统所允许的范围内波动。在MATLAB/Simulink环境下构建了仿真模型,实现了双闭环调节控制算法,完成了系统仿真分析。仿真结果表明,该设计可减小三电平逆变器直流侧中点电位偏移量达93%以上。

交错DC/DC三电平逆变器中点电位控制方法仿真研究

NPC型三电平逆变器直流侧中点电位偏移不仅会导致交流侧输出性能变差,严重时会减少直流支撑电容寿命甚至损坏功率器件,影响系统稳定性。提出了基于交错DC/DC变换器的三电平中点电位控制电路拓扑,通过检测直流侧两电容的电压差及直流母线电压,由控制模块计算后进而控制开关管的开关状态,使两电容之间的电压差值保持在系统所允许的范围内波动。简要分析了中点电位偏移产生的原因,在MATLAB/Simulink环境下构建了基于交错DC/DC变换器抑制三电平逆变器直流侧中点电位偏移的仿真模型,实现了双PI调节控制算法,对提出的电路拓扑进行了电路参数设计,完成了系统仿真分析。仿真结果表明,该设计可减小三电平逆变器直流侧中点电位偏移量达80%以上,控制方法有效且易于实现。

变频软开关交错并联反激微型光伏逆变器研究

微型光伏逆变器目前多采用交错并联反激拓扑,一般依靠钳位电路确保开关管软开关的实现,以提升系统转换效率并提高电流输出质量。但其闭环结构复杂,需要增加辅助开关管等器件且增加的成本较高,同时输出波形不好控制,效率提升有限。该文提出一种新的变频软开关控制方案,让反激变压器工作在准谐振反激变换模式,通过微分电路实时检测软开关点,使用FPGA(field-programmable gate array)来实现控制策略,可有效降低成本,无需原副边电流采样。实验表明,系统转换效率可以稳定地保持在94.5%以上,电流总谐波畸变率小于2.1%。

电压矢量最优的无刷直流电机直接转矩控制

分析了无刷直流电机换相时关断相电流的续流现象,指出了其与转矩脉动的关系。根据转子位置和线圈的绕制方向,修正了传统两相导通模式下电压空间矢量的选取原则。针对续流电流不可控的问题,提出了三相导通模式下两种不同的电压空间矢量,对续流电流进行增减控制,使其下降速率不断趋近于理想曲线,抑制了转矩脉动。为便于调速,续流结束后,切换为传统的电压矢量并进行Pang-Pang控制。在Simulink环境下进行了仿真建模。仿真结果表明:不论低速还是高速,所提出的电压空间矢量控制策略都能有效调整续流电流,直接控制转矩,使转矩脉动控制在8%以下。

永磁球形步进电机控制驱动器设计仿真与实验

为了在三维永磁球形步进电机中应用新的电流控制方式,采用自适应和变结构控制算法以适应电机负载运行的复杂工况,设计了基于电流跟踪PWM和分时控制基础的电流控制驱动器。Simulink环境下的仿真模型验证了该设计思想的可行性,并在具体的实验平台上得以验证。实验结果表明,该控制驱动系统可以实现永磁球形步进电机的连续轨迹运动控制,完成相应的高级控制算法。