【正文】 (51)式中，是載波信號(hào)的頻率，是參考信號(hào)的頻率。在電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩將隨轉(zhuǎn)速下降而增大，電機(jī)負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速必然下降，旋轉(zhuǎn)磁場切割導(dǎo)體的速度增加，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)較大的電流，增加電磁力對轉(zhuǎn)子的推動(dòng)作用，使電機(jī)長生較大轉(zhuǎn)矩。最后依據(jù)仿真數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進(jìn)行了分析，驗(yàn)證本文控制算法可行，能夠達(dá)到交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能。參考文獻(xiàn)1 Hynnsoo K, KyeongJoong deadtime pensation method based on time delay control[J],IEEE TRANS. Control System，20032 Chris Dick and Fred Harris, “FPGA Interpolators Using Polynomial Filters,” The 8th International Conference on Signal Processing Applications and Technology, Toronto, Canada, September 11, 1998.3 4 陳伯時(shí)，交流調(diào)速技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002:35425 [J].國外電在元器件，2001，(7)：.6 2006：40487 何新霞,. 山東電子，1999(1)8 喬英杰，9 賈正春,:17318710 Texas Motor 11 [M].：21321512 [M].浙江:浙江大學(xué)出版社,1991:21322113 [M].北京：中國電力出版社，2007:18227214 Amit Kumar Gupta, Ashwin . A general space vector PWM algorithm for multilevel inverters including operation in overmodulation range[J].Power Wlectronics, IEEE Transactions on,2007,22(2):51752615 羅先喜,[J].電工技術(shù)雜志，2002，8：5053致 謝在本論文結(jié)束之際,我首先向我的導(dǎo)師吳曉剛副教授致以衷心的感謝和由衷的敬意。本文詳細(xì)介紹了對于設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的解決方案的研究，這是一個(gè)對于迎面而來危機(jī)的解決方案。根據(jù)電池的狀況，充電完成后既避免過度充電也避免了深度放電。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定值選擇其它硬件組件。在圖1的示意圖，表示它的工作的完整流程。溫度和輻射對40W太陽能模塊的仿真輸出圖像如圖2b和2c。為了符合需要混連也是可以的。這個(gè)模型嘉定充放電循環(huán)有著相同的獨(dú)特性。因此依據(jù)需要的額定電流來選擇電池。所以為了獲得電動(dòng)機(jī)的額定電壓，我們需要串聯(lián)4節(jié)電池來滿足要求。同時(shí)轉(zhuǎn)換器輸出電壓固定為48V。當(dāng)二極管關(guān)閉的時(shí)候電容必須給負(fù)載提供直流電流。直流無刷電動(dòng)機(jī)利用轉(zhuǎn)子角度位置的直接反饋以使輸入的電樞電流可以精確同步電機(jī)缺相之間切換與轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。在t =10秒時(shí)。對于車輛，在不考慮驅(qū)動(dòng)器的情況下，風(fēng)力、摩擦、傾斜或下降運(yùn)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)程序和車輛的重量（太陽能供電的車輛。理論上電池可以提供約38小時(shí)電量。另外，電池通過太陽能模塊再充電。隨著具有高扭矩電動(dòng)機(jī)的改變，電動(dòng)機(jī)能夠載動(dòng)很重的負(fù)載。最后把電動(dòng)機(jī)安裝在框架上完成在不同負(fù)載下測試的原型車。以為應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)脑哪康倪M(jìn)行了研究，并且相同的各個(gè)組件進(jìn)行各種測試，也經(jīng)過了仿真結(jié)果的檢查。最后電動(dòng)機(jī)電流持續(xù)增加隨著電動(dòng)機(jī)速度增加。因此，為了滿足這種需求，兩個(gè)串聯(lián)連接到電池12V/42Ah提供的24V/42Ah，然后將其升壓到額定電壓48V。BLDC電機(jī)需要逆變器和位置檢測器來執(zhí)行換流。從表中可以觀察到，隨著負(fù)載電流的增加，吸收的電流電機(jī)增加。模擬的通訊電扭矩也發(fā)生改變。為了驅(qū)動(dòng)太陽能直流無刷汽車，升壓電路需要24V到48V。合適的二極管必須有一個(gè)比電路輸出電壓大的最小反向擊穿電壓。規(guī)則一般通過固定頻率的PWM賴獲得，轉(zhuǎn)換設(shè)備一般是BJT,MOSFET或者IGBT。第3章 電能從電池到電動(dòng)機(jī) 在下一個(gè)階段的工作中，存儲(chǔ)在電池中的電能用來驅(qū)動(dòng)直流無刷電動(dòng)機(jī)。 E空載電壓（V） E0電池電壓（V） K極化電壓（V） Q電池容量（Ah） ∫idt電池實(shí)際電荷（Ah） A指數(shù)去振幅（V） B逆指數(shù)去時(shí)間常數(shù)（Ah）1 Vbat電池電壓（V） R內(nèi)部電阻（Ω） I電池電流（A） 圖5的仿真輸出顯示了一段時(shí)間的放電特性。依據(jù)電池的額定值和太陽能模塊，充電控制器就選定了。40W和35W太陽能模塊可以依據(jù)需要進(jìn)行串并連接。仿真結(jié)果如圖2，開路電壓大概43V。選完電池之后，太陽能控制器和太陽能面本就確定了。第2章 從太陽獲得能量這段文字的第一部分討論了如何從太陽獲得能量，并且給電池充電。為了達(dá)到所需電壓，光伏組件可以是并聯(lián)的也可以是串聯(lián)的，但是這樣是成本比較高的。 最后，還要特別感謝我的家人，你們是我完成學(xué)業(yè)的動(dòng)力和精神支柱，借此機(jī)會(huì)向你們表達(dá)我深深的謝意，感謝你們對我的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)。2. 本文涉及的硬件可以作為今后應(yīng)用更新控制方式的硬件平臺(tái)，比如像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制等，這也是今后研究的方向；現(xiàn)在的系統(tǒng)是通過速度傳感器來計(jì)算得到電機(jī)的位置和轉(zhuǎn)子速度，以后希望能借助數(shù)學(xué)模型來估算，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，這個(gè)不僅可以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低成本、而且還可以擴(kuò)大使用場合。2. 根據(jù)系統(tǒng)的通體設(shè)計(jì)要求，在實(shí)現(xiàn)要求功能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了變頻調(diào)速系統(tǒng)的總體方案。2. 隨著輸入頻率的減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之減小，并且與輸入頻率的減小成比例，當(dāng)f=20時(shí)，f=10時(shí)，f=5時(shí)，即實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的目的。如圖55所示。圖51 仿真電路總體設(shè)計(jì)圖52 三相整流橋在本文中，采用脈寬調(diào)制技術(shù)：即通過對一系列脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，對等效的獲得需要的波形（含形狀和幅值）。三相不可控整流電路如圖52。另一方面是由于系統(tǒng)仿真方法具有可控性、無破壞性、安全、不受外界條件的限制等優(yōu)點(diǎn)，他能通過建立逼真的仿真模型和在計(jì)算機(jī)上反復(fù)的仿真實(shí)驗(yàn)，對復(fù)雜問題進(jìn)行綜合分析和比較，從而為科學(xué)決策提供了可靠的依據(jù)。系統(tǒng)仿真是指使用數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)設(shè)備來模擬或描述一個(gè)系統(tǒng)或過程的行為從而解決問題的一種技術(shù)。其他公司也以直接轉(zhuǎn)矩控制為努力目標(biāo)，如富士公司的FRENIC5000VG7S系列高性能無速度傳感器矢量控制通用變頻器，雖與直接轉(zhuǎn)矩控制方式還有差別，但它也已做到了速度控制精度177。除了以上幾種最主要的方面外，一些學(xué)者還通過其他途徑試圖提高系統(tǒng)的性能。因?yàn)椴煌碾妷菏噶繉D(zhuǎn)矩和定子磁鏈的調(diào)節(jié)作用不相同，所以只有根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實(shí)時(shí)值來合理的選擇。因此，無速度傳感器的研究便成了交流傳動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)重要的研究方向，且取得了一定的成果。直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control，DTC)變頻調(diào)速，是繼矢量控制技術(shù)之后又一新型的高效變頻調(diào)速技術(shù)。以正弦函數(shù)為例，它的輸入數(shù)據(jù)為Q15，任何?π和π之間的數(shù)可以表示為，數(shù)據(jù)被放大了近10430倍，因此精度大大的提高。把用矢量表示的式(45)分解到α?β坐標(biāo)軸上，如圖42所示，寫成標(biāo)量形式：圖42 矢量分解 (46)式中由上式解得兩個(gè)矢量的作用時(shí)間： (47)然后計(jì)算零矢量的作用時(shí)間:1. 若+，則=2. 若+，則要采用過調(diào)制的方法。逆變器輸出的開關(guān)電壓矢量為 (41)式中， 、 、 分別是逆變器三相橋臂的開關(guān)狀態(tài)。該方式往往包含電流控制環(huán)節(jié)，由于轉(zhuǎn)差頻率和電流共同被控制，因而穩(wěn)定性較好，能承受急劇的加減速和負(fù)載波動(dòng)，并因采用了速度反饋環(huán)節(jié)，大大提高了轉(zhuǎn)速控制精度。第4章 通用變頻器控制算法研究變頻調(diào)速的主要工作原理是借助于控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，使系統(tǒng)獲得需要的電壓、電流和頻率。在變頻器未運(yùn)行時(shí)，可以通過鍵盤來設(shè)置參數(shù)，這些參數(shù)可以被存儲(chǔ)在PROM上，待斷電下次起動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)在初始化中自動(dòng)讀入上次用戶設(shè)定的參數(shù)。圖38 電源監(jiān)控電路 IGBT溫度監(jiān)測電路圖39為IGBT溫度監(jiān)控電路，是通過溫敏電阻T+T對溫度敏感，其在25℃和100℃時(shí)的電阻值分別為1000Ω和1670Ω，再通過運(yùn)放TSH221組成比較器，當(dāng)TSH22I的2腳電壓高于3腳電壓時(shí)，也就是溫敏電阻值增大，即IGBT溫度過高，運(yùn)放輸出低電平，CPU隨即停止IGBT工作指導(dǎo)溫度降到安全范圍內(nèi)。圖36 IR2233IGBT驅(qū)動(dòng)控制電路 電源電路的設(shè)計(jì)TM320F2812DSP內(nèi)核跟外圍I/O口供電電壓是不同的，(當(dāng)工作頻率大于130MHz時(shí)，），外圍I/，且上電是有先后順序要求的，I/。這里的驅(qū)動(dòng)芯片選用INTERNATIONGAL PECTIFIER公司的專門為高速、高壓的功率MOS管和IGBT而設(shè)計(jì)的。本系統(tǒng)直流電壓為540V，忽略初級(jí)線圈的電阻，選擇阻值為40K，10W的水泥電阻。常用的電壓檢測方法有電阻分壓法，電壓互感器法和霍爾電壓傳感器法。本實(shí)驗(yàn)中從輸出端采樣的模擬信號(hào)由于要連入DSP端口，為了使電源輸入和輸出之間進(jìn)行絕緣，同時(shí)也為穩(wěn)定控制回路提供一條信號(hào)通道[5]，:方案一：最常用到的就是利用光耦元件對所采樣的電壓、電流進(jìn)行采樣?？蓪蓚€(gè)獨(dú)立的8通道模塊級(jí)練成一個(gè)通道?！绊憫?yīng)速度”與“頻率響應(yīng)”的實(shí)質(zhì)相同，兩者可以用1Hz=2(rad/s)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。2. 調(diào)速精度調(diào)速精度是衡量系統(tǒng)調(diào)速穩(wěn)定性的指標(biāo)。通用變頻器可適應(yīng)這種異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的基本要求。實(shí)際裝置中與的函數(shù)關(guān)系并不簡單的如曲線2所示。這種控制又稱之為恒磁通變頻調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。改變一步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。 圖22 電流型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 電壓型變頻器 電壓源型變頻器主電路的中間環(huán)節(jié)主要采用大電容進(jìn)行儲(chǔ)能、濾波。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。第2章 通用變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理 通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)變頻器分為交交和交直交兩種形式?，F(xiàn)在各種高性能變頻器都是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。這種系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)很快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度和很高的速度、轉(zhuǎn)矩控制精度。第二階段：矢量控制，也稱磁場定向控制。具體來說，其控制曲線會(huì)隨著負(fù)載的變化而變化；轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢，電磁轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降、穩(wěn)定性變差等。電動(dòng)機(jī)作為主要的動(dòng)力設(shè)備而廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技及社會(huì)生活等個(gè)個(gè)方面，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷約占總發(fā)電量的70%，成為用電量最多的電氣設(shè)備，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能如何對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的隨著交流調(diào)速的理論問題的突破和調(diào)速裝置（主要是變頻器）性能的完善，交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能差的缺點(diǎn)已經(jīng)得到了克服。 Asynchronous machine。恒壓頻比控制是通用變頻器中應(yīng)用最為廣泛的控制方式之一。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用恒壓頻比的控制算法實(shí)現(xiàn)了通用變頻器電路仿真。其主要缺點(diǎn)是：，事故率高；、電壓、電流和轉(zhuǎn)速上限值，均受到換向條件的制約，在一些大容量、特大容量的調(diào)速領(lǐng)域中無法應(yīng)用；，特別是在易燃易爆場合難于應(yīng)用。通過以上方法完全可以完成轉(zhuǎn)速變換。采用優(yōu)化的控制算法，可以保證電壓利用率，減少諧波成分及開關(guān)損耗，提高電能利用率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求。3. 基于電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型，用直流電流信號(hào)重建相電流,由此估算出磁鏈幅值，并通過反饋控制來消除低速時(shí)定子電阻對性能的影響。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量來控制。知道70年以來，隨著新型自關(guān)斷器件、智能功率模塊的出現(xiàn)，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，新的控制策略的不斷涌現(xiàn)，交流調(diào)速以顯著的調(diào)速性能正在逐步取代直流調(diào)速的地位，已經(jīng)成為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展的主流方向。2. 變頻器控制系統(tǒng)的控制策略及功能實(shí)現(xiàn)。其中間直流環(huán)節(jié)是儲(chǔ)能元件，用于負(fù)載和直流電源之間的無功功率交換，根據(jù)此儲(chǔ)能元件是電容還是電感，將變頻器分為電壓型和電流型兩大類。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件（電容器或者電抗器）來緩沖。圖21 變頻器基本結(jié)構(gòu)當(dāng)交－直－交變煩器的中間環(huán)節(jié)用大電感作為儲(chǔ)能和濾波時(shí)，直流電流波形比較平直，電源內(nèi)阻較大，對負(fù)載來說相當(dāng)于是恒流源，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖22所示。本文所研究與實(shí)現(xiàn)的通用變頻器是電壓源型變頻器。由上式可見，是由和共同決定的，對和進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，就可以使氣隙磁通保持額定值不變。當(dāng)頻率較低時(shí)，和都變小，定子漏阻抗壓降（主要是定子電阻壓降）不能再忽略。如圖26所示。1. 調(diào)速范圍調(diào)速范圍是衡量系統(tǒng)變速能力的指標(biāo)。速度響應(yīng)是調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載慣量與電動(dòng)機(jī)慣量相等的情況下，電機(jī)可以完全跟蹤給定變