同步控制

同步控制（精选12篇）

同步控制 篇1

摘要：本文对两并联永磁同步电动机系统进行研究分析。基于交叉耦合控制思想, 根据李雅普诺夫稳定性理论和范数理论对该系统设计一个同步协调控制器, 得到一个能够使该系统稳定并保证两电机同步的同步协调控制器设计方法。所设计的控制器具有结构简单、便于工业应用的特点。最后, 通过Matlab/Simulink仿真来验证该方法的有效性。

关键词：交叉耦合控制,李雅普诺夫稳定性理论,同步协调控制,永磁同步电动机

一、引言

永磁同步电动机由于体积小、调速比范围宽、效率高、运行平稳、噪声小、过载能力大, 被广泛地应用于工业、交通运输等领域。虽然永磁同步电动机具有诸多优点, 但是由于其数学模型具有高阶、非线性、强耦合、多变量的特点, 要想获得良好的控制效果依然存在困难。为了获得良好的控制性能, 近年来诸多学者提出了多种控制方式。如, 为了应对参数和 (或) 负载的扰动, 有人提出了鲁棒控制。为了应对参数和 (或) 负载的变化, 自适应控制得以应用。预测控制方案可以在降低花费或使某些性能指标最优的情况下, 还能使得输出情况良好。最优控制可以获得综合性能最优。采用模型参考自适应方式既可以使得参考模型随实际模型变化, 又可以使实际输出跟随参考模型输出, 从而获得良好的输出性能。为了降低控制器成本, 减小控制器体积, 采用无传感器控制方式或基于观测器的控制方式。采用模糊控制方式来应对结构和非结构不确定性带来的影响, 提高系统鲁棒性。采用分数阶控制方式可以获得比整数阶更好的控制效果。由于滑模控制方式对系统的不确定性和外加扰动具有鲁棒性, 因此被广泛使用。为了获得良好的动态性能, 采用转矩前馈控制方式。此外, 还有backstepping控制、神经网络控制、有限时间控制和线性控制方式也同样可以应用于该领域。

虽然, 这些控制方式都能对永磁同步电机进行良好的控制。但是, 它们或多或少的存在着不足。如自适应控制和模型参考自适应控制方式计算量很大, 并不特别适用于快速系统。鲁棒控制虽然计算量小些, 但是其只能处理一定范围的扰动。预测控制不但计算量大, 而且预测步长受实际被控对象的限制。采用模糊控制时, 需要对被控对象的实际情况有个事先的了解。采用backstepping方式设计控制器比较复杂。滑膜控制由于它的不连续控制, 会导致震荡现象。神经网络控制方式需要事先获得被控对象的输入输出特性, 并由此对神经网络进行训练。而采用的转矩前馈方式, 需要建立前馈表, 由该表查询控制量。此外, 上述大多数控制器比较复杂, 有些并不一定适合工程应用, 并且它们都是针对单个电机进行控制。

多电机的协调控制方式主要分为两种方法:一种是机械方式;另一种是电气方式。机械式的控制方式比较保守, 不易改变系统结构, 而且整个系统不能够太分散。电气式的多电机协调传动控制方式十分灵活, 而且不受空间的限制。协调控制方式主要是从最初的传统机械总轴控制方式到目前的电气控制方式转变。

Koren于1980年提出了交叉耦合控制方法[1], 即当两个轴的输出量的比值与理想值发生偏离时, 由交叉耦合控制器, 对控制双轴的两个电机都进行补偿。与其它协调控制方式相比, 它的协调性能更佳。这是一种将误差进行反馈, 从而达到抑制误差的方法。此后, 众多学者围绕多轴电机协调控制 (即耦合多电机系统) 进行进一步的研究。Kulkarni和Srinivasaa详细分析了交叉耦合补偿控制策略[2,3], 并于1989年提出了相关的最优控制策略[4]。1992年, Tomizuka等在交叉耦合控制器中引入了自适应反馈控制算法[5], 改善了瞬态响应和抗干扰能力。接着出现了多种多电机耦合控制方案, 如模型参考自适应控制在多电机同步拖动系统中的应用[8]。目前, 现有的多电机协调控制器大都比较复杂, 不便于工业应用。此外, 现在所设计的多电机协调控制方法或多或少地使用了交叉耦合的思想。在很多场合, 我们都希望各个电机能够保持同步协调以提高产品的质量和系统的安全系数。例如在造纸机、印刷机系统中, 如果各个电机不能保证很好的同步性能, 生产的纸张将会被拉断, 印刷也会出现不匹配的现象;在高速列车上, 如果各个电机不能保持良好的同步性能, 车体将会由此产生形变, 从而降低使用年限。

针对这些情况, 本文基于交叉耦合控制思想, 对两并联永磁同步电动机系统设计一个同步协调控制器, 并且获得一个通过李雅普诺夫稳定性理论求取该控制器的定理。

二、数学模型

根据文献[7~8], 两永磁同步电动机数学模型可表示为:

其中, Lsdi:第i个电机的d轴上的定子电感;Lsqi:第i个电机的q轴上的定子电感;Rsi:第i个电机的定子电阻;ψri:第i个电机的永磁磁通;npi:第i个电机的极对数;βi:第i个电机的阻尼摩檫系数;Ji:第i个电机的转动惯量;idi:第i个电机的定子电流在d轴上的分量;iqi:第i个电机的定子电流在q轴上的分量;wi:第i个电机的转子转速;udi:第i个电机d轴上的输入电压;uqi:第i个电机q轴上的输入电压;Tli:第i个电机上的负载转矩;这里, 下标i=1, 2。

引理1[9]:∀ε>0, 且ε为常数, 下列不等式成立:

引理2[10]: (Schur补定理) 对给定的对称矩阵

三、同步协调控制器的设计

两永磁同步电机的数学模型如式 (1) 所示。整个系统的控制结构如图1所示。取状态变量为:

其中, ω*是系统的转速设定值, 并且是一个常量。

因此, 由式 (1) - (3) , 我们可以得到如下状态方程:

其中

即λ为G (X) TG (X) 的最大特征值。

我们可以得到如下定理:

定理1:对于给定的两永磁同步电机, 其数学模型如式 (1) 所示, 假设存在一个λ使得不等式 (9) 成立, 且存在常数ε>0, 对称正定矩阵P和矩阵K=[kij]4×6使得不等式 (10) 成立, 则系统 (1) 能够在控制器 (5) 的作用下渐近稳定, 从而实现两永磁同步电机的同步控制。

证明:设X0为系统 (6) 的平衡点, 即 (A+BK) X0+X0+F (x0) , 则根据式 (7) 我们可以得到在平衡点处有:

取李雅普若夫函数为:

由式 (8) 和式 (12) 可得到:

根据引理1, 对任意给定的常数ε>0, 下列不等式成立:

所以式 (13) 变为:

因为由式 (7) 可以得出6) X=Z。所以6) F (X) 可表示为:

由式 (16) 可以得到:

设计控制器为:

所以式 (4) 变为:

令

在系统共负载变化缓慢的情况下, 即6) T11=0, 6) T12=0, 再根据式 (6) 和 (7) , 我们可以得到如下系统:

由式 (15) 和式 (17) 可得:

其中, I为适当维数的单位对角矩阵。

下式成立:

则表明李雅普若夫函数V为负。根据李雅普诺夫稳定性理论, 这表明系统 (1) 在控制器 (5) 的控制作用下能够稳定, 从而表明两永磁同步电机在控制器 (5) 的作用下能够实现同步。

根据引理2, 式 (19) 可以进一步地写为式 (10) 。定理证明完毕。

四、计算机仿真

接下来, 我们用计算机仿真来验证所提定理的正确性与有效性。

根据文献[11], 两电机的参数见表1。

根据电机参数情况, 通过相关方法可以得出:λ≤5×104。取λ=5×104。解定理1中的不等式 (10) , 得:

这表明式 (9) 有解。这意味着系统能够在控制器U=KX的作用下稳定, 并且两永磁同步电机能够实现同步。接下来, 利用Matlab中的Simulink软件进行仿真分析以验证定理的正确性。

Simulink仿真时, PWM开关频率为10KHz, 直流侧电压:VDC=300v。控制器参数K如上所示。为了充分地验证系统的同步协调能力, 我们考虑如下情况:系统的速度设定值ω*:120rad/s→-120rad/s→120rad/s。两电机的负载各不相同而且它们的具体数值是未知的。

仿真结果如图2、图3所示。其中, 图2为两电机的速度响应曲线, 图3为两电机的电流、电压响应曲线。图中, △ω1=ω*-ω1, △ω2=ω*-ω2分别为电机1和电机2的速度误差响应曲线。△ω=ω1-ω2反映的是两电机的同步误差。ia1, ia2分别为电机1和电机2的a相电流响应曲线。uan1, uan2分别为电机1和电机2的a相电压响应曲线。

从仿真结果图我们可以看出:系统启动之后, 两电机的转速很快地稳定下来。同时, 当系统的转速设定值发生变化的时候, 系统也能够很快地跟踪设定值的变化。这说明系统有良好的跟踪能力。同时, 两电机的同步误差在各个阶段均很小并很快地趋近于零。这反映了系统具有良好的同步性能。

五、结语

本文介绍了两并联永磁同步电动机的数学模型, 基于交叉耦合设计思想, 根据李雅普诺夫稳定性理论和范数理论设计了两永磁同步电动机系统的同步协调控制器, 得到了一个能够使该系统稳定的LMI形式的协调控制器设计方法。定理所设计的控制器具有结构简单、便于工业应用的特点。

参考文献

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[3].Kulkarni P, Srinivasaa K.Cross-coupled compensators for multi-axial feed drive servomechanisms[C].Japan USA:In Proceedings of Japan-USA Symposium of Flexible Automation, 1986

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[7].L.Zhao, C.H.Ham, Q.Han, T.X.Wu, et al.Design of optimal digital controller for stable super-high-speed permanentmagnet synchronous motor[J].IEE Proceedings-Electric Power Applications, 2006, 153 (2) :213~218

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[11].M.Preindl, and S.Bolognani.Model Predictive Direct Speed Control with Finite Control Set of PMSM Drive Systems[J].IEEE Transaction on Power Electronics, 2013, 28 (2) :1007~1015

同步控制 篇2

太阳同步回归轨道的长期演变与控制

近地轨道的遥感卫星绝大部分都采用太阳同步回归轨道.这类轨道由于受到大气阻力的影响,半长轴将不断地衰变并导致地面轨迹的东漂,为保持回归特性需周期性地对半长轴进行调整.另一类长期变化是太阳引力引起的倾角变化,这是太阳同步轨道特有的.倾角长期的变化又进一步导致回归轨道的标称半长轴和降交点地方时的`相应变化.文章给出了这些变化的解析模型以及轨道控制的策略.

作 者：杨维廉 YANG Weilian  作者单位：北京空间飞行器总体设计部,北京,100094 刊 名：航天器工程  ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENGINEERING 年，卷(期)： 17(2) 分类号：V529 关键词：遥感卫星   太阳同步轨道   回归轨道   轨道控制  

多款系统成就粗纱机同步控制 篇3

MCO305为可编程运动控制器，与FC300变频器一起可使用实现粗纱机同步控制的位置同步要求。使用MCO305控制器时，用户可根据实际的控制要求编写用户程序，极大的提高了控制的灵活性。

四变频电脑粗纱机还采用直流母线共享，提高再生能量的利用，跟同类产品相比可以节省30%的电能；并且可以有效解决电源突然中断时电机的不同步问题，防止纱线的打头。同时，再生能量可供其它变频器使用，多余能量回馈电网，更加节能。

在四电机粗纱机同步运行系统中，在急停或是意外断电的情况下，四电机在受控的方式下停车是非常重要的，否则会造成纱线断头、打卷现象。该系统在变频器内部集成了断电停车功能。在断电的瞬间，通过系统机械能的回馈，保持直流母线电压在变频器许可范围之内，使四个电机受控同步停车，可以有效解决电源突然中断时电机的不同步问题，防止纱线的打头，有效防止了不受控停车带来的经济损失。此功能无需外加其它设备，直接由变频器自身合理分配能量来完成。

粗纱机使用共直流母线系统连接的优势在于当多电机做功不一时（有的做正功、有的做负功），可利用负功单元回馈的直流母线电压供给正功单元，节约制动单元和电能。通过四电机主从控制时电源突然断电后的断电保护功能波形图可知：断电瞬间，使用变频器的快停功能，将机械能反馈至直流母线，在几秒钟保持直流母线供电，让四电机同步受控停车。停电瞬间，直流母线电仍高于402V，即变频器仍处于工作状态，来完成数据的保存工作。

在实际调试过程中，因为断电后靠负载的惯量回馈给变频器的能量是一定的，同时还取决于不同的机器当时的负载状态和不同机器的摩擦阻力，也就是并非全部的能量都回馈给了变频器的中间环环节。所以不同的纺纱机器是有一些差异的，但赛特环球的四变频电脑粗纱机曲线是调试得比较理想的。

原则上系统既要保证停车时不同负载下的其他传动点（带同步卡的变频器的工作负载，正常工作的基本电源条件就是DC电压高于462V对应交流输入的342V，380V-10%的供电条件），同时为能够实现同步的减速停机，必须将断电后的减速受控过程限定在母线电压减小至462V以前完成减速至0转/分钟，同时也要留有余量，这就是是为什么公司希望将它调至500V左右的原因。

通过测试公司发现，要对系统进行的调整包括：输入电机参数执行完整的AMA；调整模型转换频率P1-53及P1-66，现场的值设为10HZ，使用默认值100%或105%～110%；速度PID参数调整；7-02及7-03，7-06的调整；选择P2-10电阻制动，激活过压控制P2-17及P2-19；选择P14-10受控减速，修改14-26为0；设定制动转矩4-17为100%（因为现场的其他机器很多都被设定成了大于100%，因此调试时可以先预设成100%，待P3-81调节后在细微调节此值为100%好还是适当增加好）；调节P3-81的值使断电后减速曲线线性且电压满足要求（如果太短，制动转矩不能限制住DC电压，则应该加大减速时间值）。

多电机系统同步控制研究 篇4

吊挂式舞台升降系统由四台7.5 Kw电机驱动,电机经过减速机后带动卷扬机,通过钢丝绳吊动平台进行上下移动。要求电机的额定转速为1600r/min,对应的平台速度为0.1m/s,各电机的同步位置误差控制在2.5 m m之内。

本文重点讨论四台电机之间的同步问题,提出了一种实用的最大偏差耦合同步算法,保证平台各电机负载不平衡的条件下,具有很好的同步性。

2 最大偏差耦合控制策略

当前多电机同步控制同步策略主要包括同一给定控制和耦合控制[1]。同一给定控制策略即电机统一设定,电机之间没有耦合。该策略实现简单但同步性能较差。耦合控制策略使电机之间相互耦合,相互影响,共同实现控制[2]。耦合控制主要包括主从控制和偏差耦合控制。主从控制是将多电机设为一台主电机和若干从电机,以主电机的输出转速作为从电机的转速参考值,从电机转速实现对主电机的跟随,该策略控制结构简单,但从电机受到的扰动不会反馈给其他电机,抗干扰不够理想[3]。偏差耦合控制策略的基本思想是将某一台电机的转速同其他电机转速分别进行比较,然后将得到的转速偏差相加后作为该电机的转速补偿信号,用以补偿各个电机之间转动惯量的差异[4]。

根据舞台升降平台的设计要求,本文提出一种把主从控制和偏差耦合控制相结合,即最大值偏差耦合控制策略。其基本思想是把各台电机的反馈速度进行比较,把最大速度和最小速度进行比较得出最大偏差值,对各电机的统一设定进行补充,具体四电机控制原理框如下图1所示。

3 算法仿真

为了验证算法的合理性,对系统进行了仿真,仿真采用SIMULINK仿真工具[5]。

3.1 系统模型的建立

利用SimPowerSystems工具库建立如图2所示模型。AC2为Simulink->simpowersystems->application libraries->electric drivers library->ac drivers中的Space vector PWM induction motor drive。即空间矢量PWM控制的三相感应电机模型,其包括三相交流伺服电机及速度环控制环节及PWM波控制环节。demux为Simulink->simpowersystems->machines中的machines measurement demux模块,把电机模型的相关参量分解出来,主要采集其转速的信号。F C N模块为函数模块,主要功能是把转速的速度由rad/s转换为r/mi n。

3.2 系统仿真操作及分析

(1)验证启动的同步性[6]

在4台电机上同时加上7N.M的负载,仿真电机的最大速度偏差。取四台电机的最大差值,单位为r/min,横坐标为时间。由图3可知,当启动时最大偏差曲线恒为零。

(2)验证某电机负载突变条件下,各电机的同步性[7]

A:在第二台电机运行3秒后,加7 N.M的负载阶跃信号,如图4所示为最大偏差曲线。当加载阶跃信号时,额定转速为1600r/min,额定上升速度为0.1m/s。最大偏差速度为8r/min,延续时间最大3秒,最大位置误差=8*0.1*3/1600=0.0015m<2.5mm,符合控制要求。

B:去除阶跃信号,3秒后,第二台电机上加上7 N.M的脉冲信号,脉冲宽度为1秒,图5为最大偏差曲线图。

当加载为脉冲信号时,最大偏差速度为8r/min,延时时间最大为2秒,则最大位置误差=8*0.1*2/1600=0.001m<2.5mm,符合控制要求。

(3)在两台电机负载突变的条件下,各电机的同步性能[8]。

在第三台第四台电机上加分别加上7 N.M阶跃信号和7N.M脉冲信号,最大偏差曲线如图6所示。则额定转速为1600r/min,额定上升速度为0.1m/s。由于最大偏差速度为10r/min,延续时间最大3秒,则最大位置误差=10*0.1*3/1500=0.0018m<2mm,符合控制要求。

4 算法电气控制实现

本控制系统应用于实际的舞台控制项目,其具体的电气硬件控制系统方案如图7所示,4台7.5Kw的西门子公司的S120变频器控制电机频率、4只数字编码器反馈电机的转速给一台S7-300 PLC,PLC带有CPU模块、以太网通讯模块、输入输出模块和计数器模块,PLC中进行最大偏差耦合同步算法的运算,通过工业以太网把控制频率传输给变频器。

5 结束语

通过仿真和工程的应用结果表明,最大偏差耦合同步算法结构简单易于实现,能满足工程的控制要求,能保证舞台升降平台在载人时各电机负载不平衡的条件下,具有很好的同步性。

参考文献

[1]刘福才,张学莲.多级电机传动同步控制理论与应用研究[J].控制工程,2002,9(4):87-89.

[2]李炜,王启业,龚建兴.多电机同步控制在升降舞台系统中的应用[J].电气自动化,2010,32(5):25-28.

[3]彭思远,李旭宁,马宏绪.舞台系统中多电机同步控制研究与仿真[J].微计算机信息,2009,25(8):19-22.

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[5]翁震平,赵凯岐,刘胜.深水试验水池大型升降平台多电机同步控制[J].中国造船2009,50(4):30-32.

[6]张承慧,石庆升,程金.一种基于相邻耦合误差的多电机同步控制策略[J].中国电机工程学报,2007,27(15):59-63.

[7]崔皆凡,邢丰,赵楠.基于模糊控制器的改进耦合多电机同步控制[J].微电机,2011,44(3):37-39.

同步控制 篇5

一个广义Lorenz混沌系统的控制和同步

对于一个广义Lorenz混沌系统,分析了它的稳定性,通过线性反馈方法把其控制到相应的.不稳定的平衡点.采用线性反馈控制和自适应控制2种方法以实现该系统的同步.用Lyapunov第二方法从理论上证明该同步方法的有效性.数值仿真结果表明,这些控制方法是有效的.

作 者：舒永录 张勇 胥红星 SHU Yong-lu ZHANG Yong XU Hong-xing 作者单位：重庆大学,数理学院,重庆,400044刊 名：重庆工学院学报(自然科学版) ISTIC英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING INSTITUTE OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：22(8)分类号：O415关键词：混沌控制 线性反馈 同步

同步控制 篇6

【摘要】伴随着世界经济的不断发展，给能源和生态造成了巨大的压力。近年来，随着人们思想意识的不断提高，人们开始开发新的可替代能源。在一系列新能源的开发过程中，风能以其较大的规模和快速的发展速度引起了人们的瞩目。随着风能的不断开发，出现了多个靠风力来进行发电的系统，而在这些系统当中，最具特点和效率最高的是直驱式永磁同步风力发电系统。采用直驱式永磁同步风力发电系统给人们带来了更高的效率，其自身拥有简单的结构和较大的可靠性，对直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究越来越受到重视。

【关键词】直驱式风力发电；民族文化传承；作用

前言

随着科学技术的不断进步，人们开始意识到能源在促进人类社会不断发展中的重要作用，伴随着飞速发展的社会经济，作为人类发展至今的主要能源的煤和石油等已经面临着枯竭的状态。为了实现人类的可持续发展，人们开始研究新能源和可再生能源的开发和利用。而风能以其自身独特的优势，在近年来新能源的开发过程中得到广泛的关注。对风能的开发和利用过程中产生的直驱式永磁同步风力发电系统给人们的生活带来了极大的便利，同时还减少了污染，因此对于直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究具有重大意义。

一、直驱式永磁同步风力发电系统

（一）原理。作为变速恒频变桨风力发电系统的一个种类的直驱式永磁同步风力发电系统，英文缩写为PMSG，人们在对其进行空过程中所采用的方案基本上与双馈异步风力发电系统相同，但是却较之具有更简单的构造和更高的效率以及更具有可靠性，而且在直驱式永磁同步风力发电系统内部是直接将发电机与风力机进行连接的，而增速齿轮箱这一部分直接进行了删减。在直驱式永磁同步风力发电系统当中，于电网相连的发电机组是经由电力电子功率变换器发生的，由风力发电机送出的电能是非常不稳定的，不能够工人们生产和生活正常使用，因此直驱式永磁同步风力发电系统将这个不稳定的电能经过一系列转换，使其能够产生交流电，而这个交流电与电网拥有相同频率和幅值的，这样一来这个不稳定的电能就能够直接进入电网[1]。

（二）优点。首先，增速齿轮箱的省略，在其他风力发电系统当中都存在这增速齿轮箱，在发电系统运行过程中经常会出现漏油的现象，同时由于增速齿轮箱自身的原因还很容易造成其他仪器发生问题，维护频率针对发电系统而言是非常重要的，而增速齿轮箱的省略使该频率得到了保障，使较高的可靠性在系统运行过程中得以体现；其次，提高了系统效率。在直驱式永磁同步风力发电系统当中是没有励磁装置的，这在一定程度上使发电的效率得到了提升，使风速在切入系统的过程中大大降低，从而也就使系统的运行覆盖面得以增加，对风能的有效利用率得以加强；再次，良好的电网接入功能。在直驱式永磁同步风力发电系统中与电网进行连接的发电机是经由电力电子功率变换器来进行的，这就使电网和发电机之间的干扰降低，在发生故障是能够互不干扰，使穿透能力在低电压中得以提升[2]。

二、直驱式永磁同步风力发电系统控制

（一）永磁同步电机的控制。在对永磁同步发电机进行有效控制的过程中，以两方面的策略为主，第一，id=0控制策略，首先将三相定子电流合并为一个单位，并在q轴上定向，此时假设转子磁链是永恒不变的，没有去磁效应的产生，并且定子电流同电磁转矩为线性的联系。这是一种能够简单化电机转矩控制的方法，然而在id=0的时候，不是永恒不变的机端功率的因数，功率因数的下降会因负载电流的增长而逐渐减少；第二，恒定气隙磁链控制策略，它的重要优势在于能够保证气隙磁场的永久不变状态，使功率因数始终保持较高的值，但是当id≠0时，这一策略将导致去磁效应的产生。

（一）机侧PWM交流器控制策略。永磁同步发电机的转动速度主要是由机侧PWM交流器来进行控制的，它能够促进风機之上的叶尖速比处于最好的状态，使最大功率得以充分观察和控制，将发电机转速进行有效的掌控要经过对发电机定子电流的相位和幅值进行掌控[3]。

（二）网侧PWM逆变器控制策略。网侧PWM逆变器控制的目的是将直流电转换成交流电，具体是为了得到同相位和幅值的电网的交流电要使机侧变流器整流而来的直流电进行转换，而此时，必须要确保稳定的是直流母线电压。对直流母线下达的电压命令要达到一定数值，来保证充足的反向截止电压能够供给给开关。电网电压的矢量顶箱操控是网侧年便器所应用的策略，在d轴上使网侧电压矢量进行定向，单位功率因数形式处于正常的工作状态下，只有有功功率得到了输出；当故障造成电网停止运作时，要使无功电流命令得到转变，逆变器有功和无功的多少进行调整[4]。

（三）变桨距控制基本原理。如果风速超出了规定的数值，要想达到对自然风被风力机所吸取的能力的有效控制的目的，要使安全贯穿到风电系统当中，变桨距控制模式应该在风机中启动。变桨的意思是使桨距角的大小在风力机叶片得到有效控制的情况下进行转变，以此来转变叶片的启动特性，这样做的目的是在风速较高时将风机输出功率保持在规定的功率数额左右。在当前的状况下，三桨叶独立变桨结构是被兆瓦级风电机组普遍运用的，机组输出功率、风速和发电机转速都是控制桨距角的量。

结论

在对直驱式永磁同步风力发电系统进行研究的过程中，能够通过各种有效控制研究方法使其得到较好的应用价值。在当今世界经济飞速发展的状态下，加强对新能源的有效开发和利用具有历史性的价值。同时还能够转变传统的能源给世界环境和生态造成的严重损害现象，实现世界经济的可持续发展。在进行新能源开发的过程中，直驱式永磁同步风力发电系统的开发和使用，以其自身独特的特点得到了广泛的认可和支持，在这种情况下，对直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究意义重大。本文通过对直驱式永磁同步风力发电系统控制的研究，对今后工作中该系统的使用具有重要价值。

参考文献

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永磁同步电动机直接转矩控制 篇7

内置式永磁同步电动机 (IPMSM) 由于具有高功率密度和宽调速范围的优点, 非常适合作为电动汽车的驱动电机[1]。而出于降低成本以及电动汽车空间受限的考虑, 无传感器控制技术无疑是电动汽车驱动电机非常合适的控制策略。内置式永磁同步电机无传感器控制方法主要分为适用于启动、低速的方法和适用于中、高速的方法两大类[2]。启动时的初始位置检测以及低速阶段基本上都采用的是高频信号注入方法[3,4], 而中高、速无传感器技术可采用的方法很多, 如磁链估计法[5]、模型参考自适应 (MRAS) 法[6]、状态观测器法[7]、滑模变结构法[8]等。

根据无传感器和直接转矩的优点, 将两者结合起来进行IPMSM直接转矩的无传感器控制研究, 并进行仿真得出结论。

1 IPMSM数学模型

旋转坐标系下的常用IPMSM电压方程可表示为:

其中, ud (t) 、uq (t) 、id (t) 、iq (t) 分别为d-q轴系的电压和电流, Ld、Lq分别为d-q轴系的电感, R、ωr分别为绕组电阻和转子转速, p为微分算子。

假设电机的参数不随温度变化, 忽略磁滞、涡流损耗, 转子无阻尼绕组, 那么定子磁链方程可表示为:

转矩方程为:

其中, np为极对数。

运动方程为:

其中, TL为负载转矩, J为电机转动惯量, B为阻尼系数。

2 直接转矩控制原理

相对于矢量控制, 直接转矩控制只需要采用定子磁链定向控制, 便可以在定子坐标系内实现对电动机磁链、转矩的直接观察和控制。由于只需要检测定子电阻即可准确观测定子磁链, 解决了矢量控制中系统性能受转子参数影响的问题。

根据式 (2) 、式 (3) , 并用定子电流矢量is表示, 得:

其中, β为定子电流矢量is与ψf间的夹角, 称为转矩角。

如果定义δsm为定子磁链矢量ψs与永磁体励磁磁链矢量ψf间的电角度, 则有:

将式 (2) 、式 (6) 带入式 (3) , 整理可得:

上式表明:电机参数确定后, 电磁转矩的大小与励磁磁场磁链矢量和定子磁链矢量的幅值以及两者之间的空间相位移有关。

3 IPMSM无传感器直接转矩控制系统

在实施直接转矩控制时, 将磁链、转矩观测值与给定值之差经两滞环控制器条件后便获得磁链、转矩控制信号, 再综合考虑定子磁链的当前位置来选取合适的电压空间矢量, 形成对电机转矩的直接控制。

控制系统根据电机的三相电流和电压, 利用磁链和转矩估计算法估计出实时磁链和转矩大小以及磁链所在扇区, 之后分别与转矩和磁链给定值进行滞环比较, 最后根据比较值的控制要求合理选择逆变器的开关矢量, 使电机按控制要求调节输出转矩, 最终达到调节速度的目的。控制系统结构如图1所示。

4 控制系统仿真

为验证上述控制方法的性能, 在Matlab7.0的Simulink平台上进行仿真实验, 控制系统仿真图如图2所示。

图3给出了永磁同步电机启动至设定值转速时的转矩和估计转矩的变化曲线;图4给出了永磁同步电机启动至设定值转速时的转速和A相定子电流的响应曲线。仿真时初始负载转矩设定为1N·m, 在0.2s给电机突然加到2N·m。

从仿真情况可以看出, 整个控制系统有非常好的动态性能和稳态性能。

5 结语

仿真结果表明, 这种方法能够有效地估计永磁同步电机的转子位置和速度, 电机的各种性能能够满足实际工作的需要。

参考文献

[1]A.Consoli, G.Scarcella, G.Scelba, et al.Steady-state and torque operation of IPMSMs under maximum-torque-per-ampere control[J].IEEE Trans.Industry Applications, 2010, 46 (1) :121-129

[2]谷善茂, 何凤有, 谭国俊, 等.永磁同步电动机无传感器控制技术现状与发展[J].电工技术学报, 2009, 24 (11) :14-20

[3]缪学进, 李永东, 肖曦.高频信号注入无速度传感器永磁同步电机控制系统[J].电气传动, 2007, 37 (3) :10-14, 25

[4]Ji-Hoon Jang, Jung-Ik Ha, Motomichi Ohto, et al.Analysis of Permanent-Magnet Machine for Sensorless Control Based on High-Frequency Signal Injection[J].IEEE Trans.Ind.Applicat., 2004, 40 (6) :1595-1604

[5]邓青宇, 廖晓钟, 冬雷.一种基于定子磁场定向矢量控制的异步电机磁链观测模型[J].电工技术学报, 2007, 22 (6) :30-34

[6]齐放, 邓智泉, 等.基于MRAS的永磁同步电机无速度传感器[J].电工技术学报, 2004, 22 (4) :53-58

[7]Shih-Chin Yang, Robert D.Lorenz.Surface Permanent-Magnet Machine Self-Sensing at Zero and Low Speeds Using Improved Observer for Position, Velocity, and Disturbance Torque Estimation[J].IEEE Trans.Ind.Applicat., 2012, 48 (1) :151-160

高压同步电机的变频控制 篇8

如何采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施来提高能源和资源的利用效率, 是每个企业面临的实际问题, 因为只有提高能源的利用效率, 才能在市场竞争中处于有利地位。

变频作为一种常用的、高效的节能手段已被大家所熟知, 但在企业的原有建设中, 变频并不能在所有的项目中得到运用, 因此, 我们还需要对多种设备进行改造, 让它们在工业生产中发挥作用的同时有效地节约能源。在本设计项目中, 有2台烧结主抽风机为旧有的风机, 主抽风机电机为同步电动机, 计划对其进行变频改造。

2 同步电机原理

同步电机是交流旋转电机的一种, 因转速恒等于同步转速而得名, 它与异步电动机的不同之处在于其转速与频率之间有着严格的对应关系。同步电机是由其极数与交流电频率决定的按一定转速运转的电机, 称此转速为同步转速。同步转速是由电网频率和极对数决定的, 即:

式 (1) 中:n——转速;

f——交流点频率;

p——电机的极对数。

同步电动机还有一个很大的优点, 就是可以通过控制励磁来调节它的功率因素, 可使功率因素高达1.0, 甚至更高。但同步电机启动费事, 且重载时有振荡以致失步的危险。自变频技术得到很大的发展后, 同步电机运行的问题得到了根本解决。

现有同步电动机的启动基本上为异步启动方式, 分为异步启动和牵入同步两个阶段, 启动的步骤是: (1) 先接入定子电源。为了限制启动电流, 可采取固态或液态软启动。 (2) 开始启动, 同时在转子电路中加入放电电阻。 (3) 当励磁柜中的检测设备检测到电机的转速达到同步转速的90%时, 发出投全压信号, 并切除软启动装置。定子绕组星点端接, 电机继续升速。 (4) 当电机达到亚同步转速时, 切除放电电阻, 投入直流励磁。异步启动完成后, 牵入同步。

3 变频控制

同步电机与普通异步电机的主要区别是:同步电机在运行时, 定子电压矢量与转子磁极位置之间的功角必须保持在某一范围内, 否则将会导致系统失步。在电机启动之初, 功角是任意的, 但必须经过适当的“整步”过程将功角控制在一定范围内, 然后电机才能进入稳定的同步运行状态。因此, 启动整步问题是变频器驱动同步电动机运行的关键。

变频器驱动同步电机时采用的是带励启动方式, 即在启动前, 先由励磁装置向同步电机的励磁绕组通以一定的励磁电流。励磁电势的转子磁势在开始运行时为一定值, 然后变频器内部通过矢量控制方式向同步电机的定子绕组输出适当频率的电压, 使电机的频率从0缓慢上升, 那么旋转磁场的频率也会逐渐上升。由同步电动机的转速公式, 即公式 (1) 可知, f发生变化时, n也在变, 即旋转磁场牵引转子缓慢地同步加速, 直到设定转速。

4 解决方案

烧结主抽系统目前设置了2台风机, 风机的电机功率为7 800 k W。目前运行的两台风机采用的是一套软启动器, 启动一台成功后先并网运行, 然后软启动器退出运行;而后软启动器再启动另一台风机, 启动成功后并网运行, 然后软启动器退出运行, 风机正常运行。由于风机电机不能调速运行, 只能靠调节风机挡板的开度来调节风量, 因此浪费大量电能。本次将对2台风机进行变频改造, 来调节电机的速度, 进而满足生产的需要和节约电能。

对2台风机进行改造后, 整个系统由高、低压配电系统, 高压变频器, 自控系统, 励磁系统, 电机, 主抽风机及其辅助控制系统 (包括油泵系统 (OS) 、冷却系统 (CS) 等) 等组成。改造后的系统图如图1所示。

从图1中可以看出, 该系统可以实现任意一台电机能由任意一台变频器启动并调速, 这样, 即使一台变频器出现故障, 也还有一台电机在工频运行, 一台变频器也在运行中。在切换变频器时, 通过开关切换变频器电源即可控制电机调速运行, 但一段母线不允许同时带动两台电机运行。本次改造工程的高压配电系统开关比较多 (QF11~QF19、QF21~QF29) , 为了保证系统运行的安全, 必须有可靠的联锁逻辑和切换逻辑。联锁逻辑能够保证一段母线不同时带动两台电机运行、两段母线不同时为一台变频器供电、一台变频器不同时控制两台电机;切换逻辑能够保证同一台电机可以在工频运行和变频运行之间进行可靠的切换, 避免切换过程中出现跳闸等故障。

针对以上高压电气主接线图, 电气联锁逻辑如下: (1) 同一段母线不同时带动两台电机运行 (QF13、QF14、QF24互锁;QF23、QF24、QF14互锁) ; (2) 两段母线不同时为一台变频器供电 (QF13、QF24互锁;QF23、QF14互锁) ; (3) 同一台变频器不同时控制两台电机 (QF18、QF19互锁;QF28、QF29互锁) ; (4) 同一台电机不同时受两台变频控制 (QF18、QF28互锁;QF19、QF29互锁) ; (5) 同一台电机不同时在工频和变频模式之间运行 (QF12和QF18、QF28联锁;QF22和QF22、QF29联锁) 。

自控系统由主抽风机监控柜 (AC01、AC02) 、高压开关监控柜 (AC03) 和PLC等组成。PLC程序监控系统具有多参量 (温度、液位、流量、压力等) 、多任务 (油泵启停、阀门开启、联锁保护等) 、多设备 (电机、开关、阀门等) 的特点。系统软件由数据采集子系统 (DAS) 、过程逻辑处理子系统 (SCS) 、信息处理子系统和软件功能块四大部分组成。

5 同步电动机变频装置的优点

使用同步电动机变频装置有以下一些优点: (1) 先投励磁, 然后变频器输出电压。电机软启动无冲击, 启动转矩大, 启动过程简单。 (2) 变频器会自动跟踪转子的位置和转速, 使转子的转速和变频器的输出频率同步, 而不会引起过流跳闸, 这延长了电机的使用寿命。 (3) 谐波小于3%, 变频器整流桥脉冲数不低于48脉冲。对电流和电压进行矢量控制, 可精确地控制转速和输出电压。 (4) 变频器会在电网掉电时停止输出, 并在电网恢复后自动跟踪电机转速重新启动, 而不会引起过流跳闸, 这减少了用户的停机次数, 进而提高了生产效率。 (5) 变频器输出的电压波形和转矩脉动小于0.1%, 有效降低了电机的磨损和温升, 提高了系统的使用寿命, 节省了维护费用。 (6) 变频器在整个调速范围内的整机效率达到了96%以上。 (7) 转子的励磁电流为定值, 变频器自动调整输出定子转矩电流达到指令值, 以适应负载波动, 而不会过励磁。

6 结束语

综上所述, 无论是异步电机还是同步电机, 都可以进行变频改造, 尤其是同步电机, 对其进行改造后既能够节省能源, 又能提高功率因素, 进而给企业带来很大的经济效益和社会效益。

摘要：通过介绍高压同步电动机的变频控制, 并比较它与异步电机变频控制的区别, 为今后同步电机的变频改造提供了参考依据。

同步碎石施工工艺及材料控制 篇9

从对沥青路面的预防性养护的角度来看,与其他的技术相比,同步碎石封层技术并没有对施工条件提出更高的要求,但是为了提高养护性能,充分发挥这种新技术的优势,还是需要有一定的条件。首先,要对公路表面损伤进行诊断,明确将要进行修补的要害问题,保证基层强度较好;充分考虑沥青结合料和骨料的质量标准,比如其润湿性、粘合性、耐磨性、抗压性等;在技术规范所允许的范围内进行摊铺操作;正确合理地选择材料,确定级配,正确操作摊铺设备。

1 同步碎石封层施工工艺

1.1 常用的结构

普遍采用间断级配结构,碎石封层所用石料粒径范围有严格要求,即等粒径石料最理想。考虑到石料加工的难易程度及路面防滑性能的要求不同,可2~4mm,4~6mm,6~10mm,8~12mm,10~14mm等5档,比较常用的粒径范围为4~6mm,6~10mm这两种,而8~12mm和10~14mm两档主要用于低等级公路过渡型路面的下面层或中面层。

1.2 根据路面平整度情况和抗滑性能要求确定石料的粒径范围

一般路面养护进行一次碎石封层即可,在路面平整度较差说可选用适宜粒径的石料作为下封层找平,然后再做上封层。碎石封层作为低等级公路路面时须2层或3层,各层石料粒径应互相搭配以能产生嵌挤作用,一般遵循下粗上细的原则。

1.3 路面清扫

封层前要对原路面进行认真清扫,对路面上的污物及浮尘要彻底清理干净,以保证黏合料与原路面的结合。作业过程中应保证2台以上的胶轮压路机以便在沥青温度降低之前或乳化沥青破乳后能及时完成碾压定位工序。另外,封层后即可通车,但在初期应限制车速,车速限制20km/h,待2h后可完全开放交通,从而防止快速行车造成石子飞溅;通车2天后要迅速把封层完的路段上未粘结的石料清扫干净,以防止其与粘结好的石料经常摩擦,破坏路面的摩擦力。

1.4 沥青温度

使用改性沥青作为粘结料时,为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜,必须保证沥青的温度在150℃~160℃范围内。

1.5 喷洒高度

同步碎石封层车的喷油嘴高度不同,所形成的沥青膜厚度及沥青重叠情况会不同,通过调整喷嘴高度以及碎石封层车液压顶杆的高度来使得沥青膜的厚度符合要求。

1.6 行走速度

同步碎石封层车行走速度决定沥青膜的厚度及均匀度,所以应以适宜的速度均匀行驶,在此前提下石料和粘结料两者的撒布率必须匹配。

1.7 原路面补强

作为表处层或磨耗层的碎石封层,其使用条件是原路面平整度和强度满足要求。所以在施工前要把原路面病害处理彻底,不能有网裂、沉陷、坑槽等病害。

2 同步碎石封层的材料及设备

2.1 粘结料

同步碎石封层技术的领先性能很高,但对适用沥青没有特别严格的要求。可以使用不同的沥青结合料,如软化纯沥青、聚合物改性沥青、乳化沥青、聚合物改性乳化沥青、稀释沥青等,热沥青主要由于大规模封层。

2.2 石料

碎石要求经过反击破碎(或锤式破碎)得到的碎石,针片状石料严格控制在15%以内,几何尺寸要好,不含杂质和石粉,压碎值小于14%,对石料酸碱性无特殊要求,并严格经过水洗风干,保证其干燥度,并要准备好防雨措施,防止石料雨淋。

2.3 同步碎石封层设备

同步碎石封层技术的主要是同步碎石封层车,与1辆同步碎石封层车配套的主要机械设备有40加长臂型以上装载机1台、石料加工清洗设备1台、石料筛选设备1台、12~16t胶轮压路机2台、8t以上水车1台、路面除尘设备(空压机)1台、小型铣刨设备1台。25t热沥青加(保)温车1~2台、(乳化)沥青运输车若干台。在同步碎石封层车的使用上,该项技术对操作手的要求较高,操作人员必须懂得机械的工作原理,同时操作要相当熟练,否则将铺不出高质量的路面。

2.4 同步碎石封层车的结构及其关键技术

同步碎石封层车的结构设计可以在稀浆封层车的基础上进行,根据碎石封层技术的特点,要求同步碎石封层车应该具有加温、喷洒、石料撒布和计量等功能。同步碎石封层车从结构上可以分为行驶底盘部分、作业部分和控制部分。行驶底盘部分完成机器的行驶任务,并支承其它部分的重量,要求工作速度能够精确控制并达到恒速;作业部分完成作业过程中各种物料的存贮、输送、喷洒、撒布等任务,这部分可以由给料系统、气路系统、摊铺系统、动力传动系统等组成;控制部分完成对车辆速度、给料速度、各种物料计量、粘结剂保温等的控制,是同步碎石车的关键部分,要有合理的粘结剂喷洒装置,保证对喷洒量及其均匀性进行精确调节与控制;要有先进合理的沥青温度控制系统;还要能够精确调节和控制碎石的撒布量及其均匀性,以保证粘结剂喷洒与碎石撒布要高度保持一致。在目前的沥青路面养护技术中,乳化沥青及改性沥青的生产工艺已经相当成熟。同步碎石封层车可以将粘结剂的喷洒与石料的散布同时进行,相比于传统的石屑封层设备来说必须解决一些关键技术,以完成一些特殊的技术要求。

3 结语

通过室内试验及铺筑试验路表明该项技术已达到国内领先水平,其中各种路用性能指标均符合现行规范要求。该项技术对石料具有较宽的适用范围,有利于就地取材,降低工程造价。经封层的路面寿命可达5年以上。该项技术成本低,延长了公路的维修周期,提高了经济效益。施工方便、快捷,开放交通迅速,节约能源,保护环境。本课题的研究成果已在山东省、辽宁省、吉林省、广西自治区以及河南省得到大量应用应用,我处现已完成同步碎石封层施工面积达550余万平方米,其它省市也已完成5100余万平方米,取得了良好的经济效益及社会效益,该项技术在我国具有广阔的应用前景。

摘要：随着我国经济的快速发展,公路交通建设进入了一个新的高潮期。与此同时,公路养护工作成为了公路管理部门的重要工作之一。同步碎石封层具有强度高、表面粗糙、防滑、不透水、耐久性好、防止雨天行车水雾等优点。在欧美各国已广泛用于各等级路面,在国内尚属新型的养护技术。

同步控制 篇10

永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、功率因数高等优点。近年来,由其组成的高性能驱动系统受到了广泛的关注[1]。

矢量控制作为交流电机高性能控制方式在永磁同步电机领域得到了广泛的应用。采用滞环电流控制技术实现的永磁同步电机矢量控制系统如图1所示,其中q轴定子参考电流由转速PI调节器得到,d轴定子参考电流一般设定为零。

在转子磁链参考坐标系下,永磁同步电机转矩如式(1)所示。

由式(1)可知:对于内置式永磁同步电机,id=0控制不能利用电机的凸极性产生的磁阻转矩,不是最优控制方案。因此,此时应该采用最大转矩电流比控制,充分利用凸极性产生的磁阻转矩,实现减小损耗的优化效果[2]。

本文研究了永磁同步电机最大转矩电流比控制,并对比了一台15kW内置式永磁同步电机矢量控制系统分别在id=0控制和最大转矩电流比控制下的实验结果。实验结果表明,相比较于id=0控制,最大转矩电流比控制可减小定子电流,从而减小电机和逆变器损耗。

2 最大转矩电流比控制

永磁同步电动机最大转矩电流比控制分为定子电流幅值一定,转矩最大控制和转矩一定,定子电流幅值最小的两种情况。研究表明这两种情况是等价的[3]。下文讨论定子电流幅值一定,转矩最大的情况。此时,最大转矩电流比控制即转换为求解以下极值问题:

由式(2)可知,定子d轴和q轴电流可由式(3)表示。

将式(3)代入式(1)可得:

因此,最大转矩电流比控制实现条件如式(5)和式(6)所示。

求解式(5)可得:

当电机运行于电动状态,定子q轴电流大于零,则由式(6)可知,定子d轴电流如式(8)所示。

3 实验结果

下文给出一台15kW内置式永磁同步电机矢量控制系统在施加相同的负载转矩下,分别在id=0控制和最大转矩电流比控制下的实验结果。

实验所用电机参数,内置式永磁同步电机:极对数p=6,定子电阻Rs=0.0142Ω,d轴电感Ld=0.6660mH,q轴电感Lq=0.8745mH,永磁体磁链ψf=0.06Wb。

电机参数如附录所示。实验平台如图2所示。矢量控制系统id=0控制和最大转矩电流比控制算法采用DSP TMS320F2812实现。

实验参数如下:参考转速为100rpm。在id=0控制下,定子d轴参考电流为零。在最大转矩电流比控制下,定子d轴参考电流根据转速环输出的定子q轴参考电流由式(8)动态给定。三相定子电流滞环宽度为0.1 A。

3.1 id=0控制

当电机转速为100rpm时,电机a相定子电流波形如图3所示,其中横坐标为50ms/格,纵坐标为20A/格。

3.2 最大转矩电流比控制

当电机转速为100rpm时,电机a相定子电流波形如图4所示,其中横坐标为50ms/格,纵坐标为20A/格。

3.3 实验结果分析

实验结果表明,与id=0控制相比,最大转矩电流比控制可减小定子电流幅值,从而减小电机与逆变器损耗,但由于实验所用电机d轴与q轴电感差值很小,最大转矩电流比控制下定子电流幅值的减小并不明显。

4 结论

本文实验对比了永磁同步电机矢量控制系统id=0控制和最大转矩电流比控制。实验结果表明,相比较于id=0控制,最大转矩电流比控制可减小定子电流幅值,从而减小电机和逆变器损耗。

摘要：分析了永磁同步电机矢量控制系统最大转矩电流比控制,并给出了一台15kW内置式永磁同步电机矢量控制系统分别在id=0控制和最大转矩电流比控制下的实验结果。实验结果表明,相比较于id=0控制,最大转矩电流比控制可减小定子电流,从而减小电机和逆变器损耗。

关键词：永磁同步电机,矢量控制,最大转矩电流比控制

参考文献

[1]李钟明,刘卫国.稀土永磁电动机[M].北京:国防工业出版社,1999.

[2]张波.永磁同步电动机矢量控制和最大转矩控制[J].华南理工大学学报(自然科学版),1996,24(1):35-39.

同步控制 篇11

关键词：永磁同步电机直接转矩控制DSP

中图分类号：TM3文献标识码：A文章编号：1007-3973(2010)012-091-02

1引言

由于永磁同步电机所具有：简单的结构、高能量的密度、高转矩惯量比、维修性好等优点。使其成为工业领域研究热点。而且近年来，直接转矩控制技术也受到了世界各国的学者和专家的重视，它可以避免相对比较复杂的解耦、坐标变换的计算。该控制结构简洁，易于数字化的实现。近年来，国内外学者开始将直接转矩控制技术开始用于永磁同步电机上。但是应用起来存在着一些问题，所以基于DSP永磁磁同步电机的直接转矩控制研究有十分重要的现实意义。

2永磁同步电机直接转矩控制理论

永磁同步电机直接转矩控制理论的指导思想是：保持定子磁链幅值饱和，便于利用电动机铁心：永磁同步电机转子的磁链幅值为恒定值，我们通常是改变定子和转子磁链的夹角大小，来改变电动机转矩的大小。

永磁同步电机直接转矩控制理论基础是：在保持定子的磁链幅值不变条件下，通过控制定子和转子磁链之间夹角达到控制电机转矩的目的。快速改变转矩角获得快速的转矩响应。

3基于DSP对永磁同步电机直接转矩控制系统硬件系统设计

本文设计的永磁同步电机直接转矩控制的硬件平台主要包括：(1)永磁同步电机；(2)上位机：(3)以TMS320F2812DSP为核心的控制系统及电压源逆变驱动器三个部分。其中上位机是模拟现代络筒机的主要的控制中心，它是由CAN总线向DSP控制系统进行发送指令，在此，DSP控制系统主要负责内容是实现本课题所提出的控制算法。使用的永磁同步电机是带有2000线的光电增量式编码盘，它可以用来反馈得到电机实际的转速值，更加便于进行结果的观察和对比。

3.1DSP2812控制系统介绍

永磁同步电机直接转矩控制系统的核心部分，本文采用美国TI公司的TMS320F2812芯片，它的外设资源非常丰富，系统的研发周期就可以得到缩短。同时系统的开发成本得到降低，因此，它的可靠性非常稳定。另一方面，TMS320C2000系列DSP芯片成本价格比较低，在控制领域不但得到广泛的应用，而且有着极高的功能。TMS320F2812的性能是TMS320C2000系列中用于数字控制领域在质量和性能方面都俱佳的DSP芯片。TMS320F2812芯片内部应用32位的定点DSP内核，可以达到150MIPS的速度，单个指令周期内，如此快的速度能够完成32位的乘法累加等复杂的运算，多种先进的外设在器件上得到了有效的集成，为实现电机的有效地的运动控制提供了硬件平台。

3.2主电路设计

控制系统的主电路部分是由整流电路、逆变电路以及滤波电路等组成的，根据电机的参数设置，输入功率部分选用的是基于三相桥式整流电路；由于整流输出经过中间环节的大电容滤波，来获得平滑的直流电压以便输出到逆变部分的开关器件。

3.3检测电路设计

为了直接转矩控制和相应保护功能的实现，检测电路设计主要包括：定子相电流检测和转速检测。

(1)定子相电流的检测电路。在控制系统中，控制器要准确及时测出绕组中实际电流的大小，以便于实现电流保护电路以及电流控制的设计。电流采样实现控制性能标准是：实时性、准确性、可靠性。在进行电流测量时，我们尽量使用方法简单、价格性能较好的电阻器测量。在此，我们使用电磁隔离霍尔元件来对电流进行检测。

(2)转速的检测。

对于转速的测量有多种方法，其中光电编码器是其中性能与精确性方面较好的一种方法，DSP芯片中QEP电路是专门接受光电编码器的输出信号。本论文使用的永磁同步电机带有2000线的光电增量式编码盘，该编码器有A、B、c三相电路输出，并且，A与B相之间的相位差是90度，主要作用是测速；其中z脉冲是转一圈输出的一个脉冲，它是主要作用是伺服控制系统的定位。

3.4时钟与复位电路

DSP数字信号处理器的工作以时钟为基准，要确保系统的可靠性、稳定性，就必须选用高性能的时钟。否则，就不能保证系统的稳定性以及可靠性。为了提高系统的稳定性、可靠性、抗干扰能力，本文选用有源晶振为数字信号处理器提供时钟信号。

对于DSP系统来说，上电复位电路的质量好坏直接影响着系统的可靠性与稳定性。另外，系统运行过程中，干扰等一些因素可能导致系统崩溃。对于这个缺点，本文选用了看门狗与复位电路，使系统在发生故障时，可以重新复位及时恢复正常工作。

4基于DSP对永磁同步电机直接转矩控制系统软件系统设计

本文设计的永磁同步电机直接转矩控制系统的软件部分的主程序，主要实现以下一些功能是：完成对全局变量与CPU和DSP外设的初始化，随后等待定时的中断，主程序是一个无限循环的过程。整个软件系统的核心部分是中断服务程序。中断服务程序的主要功能是：对转速进行辨识、对磁场的定向进行算法控制、对电机的电流与电压进行采样并进行模数的转换，进行电流环与速度环的算法控制以及CAN总线通信的显示等等。本文的软件设计采用以c语言为主的开发环境。

5系统控制效果测试

在系统构建结束之后，本文进行了实验测试。电机的参数如下：定子相绕组电阻Rs为1.2欧姆，定子d轴电感L_q是7.1e-3H，q轴电感L_q为5.5e-3H，转动惯量J是2.1e-3kg.m²，极对数pn为4，转子磁通uf大小为0.936Wb，粘滞摩擦系数Bm为零。另外，速度外环PI调节器的仿真参数Kp、Ki经过调解后选择的数值为18及0.4。从相关实验结果来看，本文构建的电机直接转矩控制系统真实有效，控制效果良好。

6结语

双路输出同步降压控制器 篇12

MAX15034提供强大的可编程特性,大大提高了灵活性。可编程特性包括输出电压(0.6 V～5.5 V)、开关频率(100 kHz～1 MHz)、电流限制门限和外部补偿网络。上述可调节特性允许根据尺寸、性能和成本对不同设计分别进行优化。为最大程度地节省空间和成本,器件采用平均电流模式架构,提供电流限制功能和优于10%的相位间均流精度。精确的电流限制省去了体积庞大的外部MOSFET和电感。

MAX15034的其他特性包括:输出具有预偏置电压时,能够单调启动;2个使能输入具有精确的开启门限,可实现输出电压排序;与外部频率同步;热关断和打嗝式保护。

MAX15034提供28引脚,rSSOP封装或带有裸焊盘的28引脚TSSOP封装。两种版本的器件均工作于-40℃～+125℃汽车级温度范围。