【正文】 變頻調速系統的奠定了良好的基礎。N在理論上是越大采樣越多，越精確。載波：通過調制來強制它的默寫特征量隨某個信號的特征值或另一個震蕩的特征值而變化，通常是周期性的電震蕩波。在我國，目前也正在大力推廣和普及，并已在交通運輸、軍事訓練、地區(qū)發(fā)展規(guī)劃、工業(yè)過程設計、人口問題研究等方面取得了豐碩的成果。目前被應用于通用變頻器的控制方法是一種改進的、適合于高開關頻率逆變器的方法。因此，如果能夠對定子電阻進行在線辨識，就可以從根本上消除定子電阻變化帶來的影響。它與矢量控制技術并行發(fā)展但又有所不同，避免了矢量控制中二次坐標變換及求模和相角的復雜計算，直接在靜止坐標系（定子坐標系）上借助三相定子電壓和電流計算電機的轉矩和勵磁，并與給定轉矩和勵磁相比較，通過對轉矩的BangBang 控制，使轉矩相應在一拍內完成且無超調。設在一個PWM中斷周期T4內，V4，V6作用的時間分別為T4和T6，兩個零矢量作用的時間分別為T0和T7則有 (42) (43)式(43)中，零矢量V0=V7=0。其控制方式主要有以下幾種：恒壓頻比控制方式、轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制[6]。DC另一側利用運放TSH221組成的反向輸入一階有源低通濾波器將采樣電壓信號放大與CPU輸出鋸齒波電壓相疊加并通過積分電路產生頻率隨母線電流變化的三角波信號，控制器通過檢測信號的頻率即可感知輸出轉矩的大小，從而保護了電機。電容C20為高端輸出的供電電源的自舉電容。%，非線性度%，響應時間40μS。圖32 系統硬件結構總圖 主電路設計控制系統主電路采用交—直—交拓撲結構，如圖33所示。速度響應是調速系統在負載慣量與電動機慣量相等的情況下，電機可以完全跟蹤給定變化的最大指令變化率。如圖26所示。由上式可見，是由和共同決定的，對和進行適當的控制，就可以使氣隙磁通保持額定值不變。圖21 變頻器基本結構當交－直－交變煩器的中間環(huán)節(jié)用大電感作為儲能和濾波時，直流電流波形比較平直，電源內阻較大，對負載來說相當于是恒流源，其拓撲結構如圖22所示。其中間直流環(huán)節(jié)是儲能元件，用于負載和直流電源之間的無功功率交換，根據此儲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。知道70年以來，隨著新型自關斷器件、智能功率模塊的出現，現代控制理論的發(fā)展，新的控制策略的不斷涌現，交流調速以顯著的調速性能正在逐步取代直流調速的地位，已經成為電氣傳動領域發(fā)展的主流方向。3. 基于電機的穩(wěn)態(tài)模型，用直流電流信號重建相電流,由此估算出磁鏈幅值，并通過反饋控制來消除低速時定子電阻對性能的影響。通過以上方法完全可以完成轉速變換。在此基礎上，應用恒壓頻比的控制算法實現了通用變頻器電路仿真。 Asynchronous machine。電動機作為主要的動力設備而廣泛的應用于工農業(yè)生產、國防、科技及社會生活等個個方面，電動機負荷約占總發(fā)電量的70%，成為用電量最多的電氣設備，電動機的調速性能如何對提高產品質量、提高勞動生產率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。第二階段：矢量控制，也稱磁場定向控制?，F在各種高性能變頻器都是國內外研究的熱點。最常見的結構形式是利用六個半導體主開關器件組成的三相橋式逆變電路。 圖22 電流型逆變器拓撲結構 電壓型變頻器 電壓源型變頻器主電路的中間環(huán)節(jié)主要采用大電容進行儲能、濾波。這種控制又稱之為恒磁通變頻調速，屬于恒轉矩調速方式。通用變頻器可適應這種異步電動機變頻調速的基本要求?！绊憫俣取迸c“頻率響應”的實質相同，兩者可以用1Hz=2(rad/s)進行相互轉化。本實驗中從輸出端采樣的模擬信號由于要連入DSP端口，為了使電源輸入和輸出之間進行絕緣，同時也為穩(wěn)定控制回路提供一條信號通道[5]，:方案一：最常用到的就是利用光耦元件對所采樣的電壓、電流進行采樣。本系統直流電壓為540V，忽略初級線圈的電阻，選擇阻值為40K，10W的水泥電阻。圖36 IR2233IGBT驅動控制電路 電源電路的設計TM320F2812DSP內核跟外圍I/O口供電電壓是不同的，(當工作頻率大于130MHz時，），外圍I/，且上電是有先后順序要求的，I/。在變頻器未運行時，可以通過鍵盤來設置參數，這些參數可以被存儲在PROM上，待斷電下次起動時，系統在初始化中自動讀入上次用戶設定的參數。該方式往往包含電流控制環(huán)節(jié)，由于轉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載波動，并因采用了速度反饋環(huán)節(jié)，大大提高了轉速控制精度。把用矢量表示的式(45)分解到α?β坐標軸上，如圖42所示，寫成標量形式：圖42 矢量分解 (46)式中由上式解得兩個矢量的作用時間： (47)然后計算零矢量的作用時間:1. 若+，則=2. 若+，則要采用過調制的方法。直接轉矩控制(Direct Torque Control，DTC)變頻調速，是繼矢量控制技術之后又一新型的高效變頻調速技術。因為不同的電壓矢量對轉矩和定子磁鏈的調節(jié)作用不相同，所以只有根據當前轉矩和磁鏈的實時值來合理的選擇。其他公司也以直接轉矩控制為努力目標，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，雖與直接轉矩控制方式還有差別，但它也已做到了速度控制精度177。另一方面是由于系統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，他能通過建立逼真的仿真模型和在計算機上反復的仿真實驗，對復雜問題進行綜合分析和比較，從而為科學決策提供了可靠的依據。圖51 仿真電路總體設計圖52 三相整流橋在本文中，采用脈寬調制技術：即通過對一系列脈沖寬度進行調制，對等效的獲得需要的波形（含形狀和幅值）。2. 隨著輸入頻率的減小，電動機的轉速隨之減小，并且與輸入頻率的減小成比例，當f=20時，f=10時，f=5時，即實現變頻調速的目的。2. 本文涉及的硬件可以作為今后應用更新控制方式的硬件平臺，比如像神經網絡控制、自適應控制、模糊控制等，這也是今后研究的方向；現在的系統是通過速度傳感器來計算得到電機的位置和轉子速度，以后希望能借助數學模型來估算，實現速度閉環(huán)控制，這個不僅可以簡化系統結構、降低成本、而且還可以擴大使用場合。為了達到所需電壓，光伏組件可以是并聯的也可以是串聯的，但是這樣是成本比較高的。選完電池之后，太陽能控制器和太陽能面本就確定了。40W和35W太陽能模塊可以依據需要進行串并連接。 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電池實際電荷（Ah） A指數去振幅（V） B逆指數去時間常數（Ah）1 Vbat電池電壓（V） R內部電阻（Ω） I電池電流（A） 圖5的仿真輸出顯示了一段時間的放電特性。規(guī)則一般通過固定頻率的PWM賴獲得，轉換設備一般是BJT,MOSFET或者IGBT。為了驅動太陽能直流無刷汽車，升壓電路需要24V到48V。從表中可以觀察到，隨著負載電流的增加，吸收的電流電機增加。因此，為了滿足這種需求，兩個串聯連接到電池12V/42Ah提供的24V/42Ah，然后將其升壓到額定電壓48V。以為應用選擇適當的元件的目的進行了研究，并且相同的各個組件進行各種測試，也經過了仿真結果的檢查。隨著具有高扭矩電動機的改變，電動機能夠載動很重的負載。理論上電池可以提供約38小時電量。在t =10秒時。當二極管關閉的時候電容必須給負載提供直流電流。所以為了獲得電動機的額定電壓，我們需要串聯4節(jié)電池來滿足要求。這個模型嘉定充放電循環(huán)有著相同的獨特性。溫度和輻射對40W太陽能模塊的仿真輸出圖像如圖2b和2c。根據電動機的額定值選擇其它硬件組件。本文詳細介紹了對于設計一個太陽能直流無刷電機驅動的電動汽車的解決方案的研究，這是一個對于迎面而來危機的解決方案。最后依據仿真數據對系統進行了分析，驗證本文控制算法可行，能夠達到交流異步電動機的調速性能。如在波比N的公式所示 (51)式中，是載波信號的頻率，是參考信號的頻率。橋臂5的電流相加可得到直流側電流的波形，每60脈動一次，直流電壓基本無脈動，因此逆變器從交流側向直流側傳送的公路是脈動的，這是電壓型逆變電路的一個特點。據統計，在日本企業(yè)，用系統工程解決的事件管理與決策的問題中，有80%以上是通過系統仿真方法解決的。Depenbrock最初提出的直接自控制理論，主要在高壓、大功率且開關頻率較低的逆變器控制中廣泛應用。采用簡單的ui 磁鏈模型，在中高速區(qū)，定子電阻的變化可以忽略不考慮，應用磁鏈的ui 磁鏈模型可以獲得令人滿意的效果；但在低速時定子電阻的變化將影響磁通發(fā)生畸變，使系統性能變差。它以異步電動機的轉矩直接作為被控制量，強調轉矩的直接控制效果，并不極力追求正弦波。不失一般性，假設Vref處于扇區(qū)Ⅲ，則Vref可以由V4和V6合成。定子頻率控制是異步電機獲得平穩(wěn)調速的關鍵。功率驅動芯片IR2233J的電路檢測管腳ITRIP就是通過圖中的R4R43分壓而來的。其具體控制電路如圖36驅動電路為單電源+15V供電，供電電壓經超快回復二極管BYT54MV隔離后又分別作為其三路高端驅動輸出的供電電源。誤差在177。其框圖如圖32所示。4. 速度響應與頻率響應“速度響應”是衡量變頻器對指令的跟隨性能與靈敏度的重要指標。必然會使主磁通隨著的上升而減小，相當于直流電動機弱磁調速的情況，屬于近似的恒功率調速方式。由電機理論知道，三相異步電動機定子每相電動勢的有效值為 = (22)式中—定子每相由氣隙磁通感應的電動勢的方均根值(V)；—定子頻率(Hz)； —定子相繞組有效匝數； —每極磁通量(Wb)。由于軟件的靈活性，數字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的功能。這種結構主要包括整流環(huán)節(jié)、中間環(huán)節(jié)和逆變環(huán)節(jié)。為尋求運行可靠、結構簡單、價格低廉、便于為何等優(yōu)點的控制技術，20世界30年代開始，人們就致力于交流調速技術的研究。2. 引入頻率補償控制，以消除速度控制的穩(wěn)態(tài)誤差 。從上式可以看出電機轉速與供電頻率、電機磁極極對數和電機轉速轉差率有關，可以通過如下三種方法實現調節(jié)：改變供電頻率，變換電動機磁極極對數，此外還可以通過調整實際轉速與同步轉速差值與同步轉速比值即電機轉速轉差率。在對通用變頻器的幾種控制算法進行分析的基礎上，在MATLAB/Simulink軟真環(huán)境下，建立了通用變頻器的電路仿真模型。 Simulink。本文針對工業(yè)中應用最多的異步電機變頻調速進行研究具有重大意義，主要體現在如下3個方面：。矢量控制的基本點是控制轉子磁鏈，以轉子磁通定向，然后分解定子電流，使之成為轉矩和磁場兩個分量，經過坐標變換實現正交或解耦控制。國外由于技術起步早，并具有相當大的產業(yè)化規(guī)模，各大品牌的變頻器生產商，均形成了系列化產品，其控制系統也已經實現全數字化。有規(guī)律的控制逆變器中主開關器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出。其直流電壓波形比較平直，理想狀態(tài)下電源內阻為零，對負載而言是恒壓源，其拓撲結構如圖23所示，其電壓無法迅速反向。如圖24所示。圖27 異步電動機變頻調速機械特性 本章小結本章介紹了變頻器的常用拓撲結構、分類，分析了他們各自的特定及應用場合。5. 調速效率調速效率是衡量調速系統經濟性能的技術指標，它以調速系統的輸出功率與輸入功率之比進行標示，即 (32) 控制器的選型 TMS320F2812是美國得克薩斯州儀器公司(TI)最新推出的基于代碼兼容C28x內核的新型高性能32位定點數字信號處理器，它專門為數字控制設計，可實現高性能DSP與高精度模擬及閃存的完美結合。光電耦合器因其良好的性能和抗干擾能力而被廣泛地應用于輸入和輸出信號的電氣隔離。測量電阻選用精密電阻，根據需要的輸出電壓和公式確定阻值。為蠻族系統要求，選用TI公司專為DSP供電而設計的電源芯片TPS73HD318，該芯片可以同時輸出兩路電壓，且輸出電壓可調。2. 故障中斷服務程序故障中斷服務程序的功能是對系統運行情況進行檢測，當故障發(fā)生時進行診斷，并作出相應的處理措施。它將轉速放大器的輸出轉換成轉差頻率的電流指令，在各自的控制環(huán)節(jié)中變成變頻器頻率指令和異步電機定子端電壓指令。開關矢量的作用時間分配圖如圖43所示。20 世紀80 年代中期。電壓矢量，才能有可能使轉矩和磁鏈的調節(jié)過程達到比較理想的狀態(tài)。%，速度響應100Hz、電流響應800Hz和轉矩控制精度177。本章通過仿真實驗，研究了異步電動機變頻調速系統的穩(wěn)態(tài)特性、動態(tài)特性以及系統參數變化等因素對系統性能的影響，更證明了系統仿真的必要性和重要性，為新的實驗設備的進一步開發(fā)和利用奠定了堅實的基礎。根據輸入頻率的設定，每半個周期采樣5次左右，實驗最大頻率為40。由異步電動機的轉速公式： 可知轉速與輸入頻率成正比，即實際與理論符合，并且速度穩(wěn)定，也證明了變頻調速的可行性。3.