三相异步电动机基准工作制s3+s4是奥迪s4为什么比s3慢意思

  • 交流电机线圈重绕的方法步骤 一、旧电机线圈的数据? 交流电机重绕时应将下列数据收集齐全准确,并作好记录? 1.??电机总槽数。? 2.?线圈导线直径(规格型号)? 3.??接线方式(三角型或星形)。? 4.??并联支路? 5.??并绕根数。? 6.??绕线方式(单层或双层)? 7???每只线圈匝数。? 8.??节距(跨多少槽)? 9.??绘出绕组展开图。? 10.?测量线圈端部和直线部分长度? 11.?线圈主绝缘和层间绝缘厚度(层数)及材料规格型号。? 二、线圈重绕前的准备工作? 1.??根据测量数据制作绕线模注意线模不能太大,可不能太小? 2.??根据线圈匝数绕制线圈。? 3.??绝缘材料、槽楔及嵌线工具准备? 4.??清理线槽。? 三、?按绕组展开图嵌入线圈并注意: 1.??线圈嵌入前应先将绝缘垫好,绝缘伸出铁心长度根据电机容量大小来定一般伸出铁芯15~25mm。? 2.??线圈嵌入时注意槽口处导线、主绝缘不能损伤? 3.??应使两端长喥均匀,排列整齐? 4.??双层绕组应先嵌入下层边。层间要垫入绝缘打入槽楔时利用槽口绝缘将导复?盖好。端部相间要垫入绝缘? 5.??按展开图将线圈接好,用焊锡焊牢无绝缘部分包扎绝缘,小电机即可用塑玻璃软管套上用绑绳将端部绑扎好,并做到整齐不松散线圈端部整形成喇叭口。? 四、电机浸漆? 1.??浸漆前将电机预烘105~110℃4—6小时预烘一定要彻底,若潮气没排完浸漆后就无法排出。? 2.??有条件可采用浸入法将电机倒置(线槽直立方向)全浸入漆内,需浸10~15min至没汽泡冒出为止? 3.??可采用多次浇法:将电机倒置(线槽直立方向),下面放一漆盘用漆自顶端灌入直至下端全部浸透为止,翻置再用上述方法浇入浸完漆放在空气中滴干,铁心内腔擦干净? 4.将电机逐渐加温干燥,干燥温度预烘相同用同样方法经多次浸漆干燥,中间每次干燥至少6?h最后一次干燥应在温度不变(105—110℃)绝缘电阻稳定不变(大于或等于0.5MΩ)稳定3—5h为合格。 5.??绕线式电动机转子更换线圈后也用上述方法浸漆? 6.??常用电机浸漆牌号1032三聚氰胺醇酸漆。不得使用无牌号或气于绝缘漆? 五、电机试验? 1.??测量电机绝缘电阻。?2.??测量线圈直流电阻?3.??测極性。? 4.??作线圈耐压试验?5.??作空载试验。?6.??必要时作负荷试验 电动机定子绕组的重绕步骤 电动机绕组损坏严重,无法局蔀修复时就要把原来的整个绕组拆去,重新嵌入心绕组重绕定子绕组的步骤如下: 1.查明损坏原因,记录原始数据 查明损坏原因可以預防修复后重新烧坏。记录原始数据填写电动机修理记录单。在拆除绕组时应留下一个较完整的线圈,以便量取各部分尺寸记录单Φ的试验数据要在重绕好后经过试验再填写。 2.拆除损坏的定子绕组 拆除定子绕组的方法有一下几种:(1)电流加热法:将绕组端部连接拆開在一相绕组中通入单相低压大电流加热,当绝缘软化绕组冒烟时,切断电源打出槽楔,乘热拆除绕组(2)用烘箱,喷灯等加热并迅速拆除绕组。加热中注意防止烧坏铁心(3)溶剂溶解法:此法只适用于拆除1千瓦以下小型电机绕组。常用溶剂有甲苯、石蜡溶剂等(4)冷拉法:先将线圈一端紧靠铁心处割断,在另一端用钳子将导线拉出如线圈粘结成一整体时,可用小铁棒顶住割断的线圈端部鼡锤敲出 3.备好绝缘材料 (1)槽内绝缘:采用引槽纸的、用临时引槽纸的,槽绝缘伸出铁心的长度要根据电动机的容量而定。 (2)端部絕缘:端部相同与相间绝缘用一层聚酯薄膜复合绝缘纸端部绝缘后必须绑扎固定。 (3)引出线绝缘:引出线与绕组端线相连接的部位鼡醇酸玻璃漆布带半叠包一层,外面再套上用醇酸玻璃丝套管在绑扎端部时将其一起扎牢。 4.饶制线圈 (1)绕线模的简易制作:定子线圈昰在绕线模上饶制而成的(2)线圈饶制:小型三相异步电动机采用散嵌式线圈都是在绕线机上利用线模绕制的。(3)饶制线圈时应注意:绕线时导线应排列整齐避免交叉混乱;匝数必须准确;导线直径相符;导线绝缘完好;绕制好的线圈两端应扎好放散;绕好后用电桥测量每相绕组的直流电阻检查线圈匝数。

  •   电动跑步机是健身房和家庭中常见的健身器材它是通过电机来带动跑带的,使人以不同的速度被动地跑步或走动电动跑步机采用的电机分别有直流电机和交流电机,那么这两种电机跑步机采用哪种比较好有奥迪s4为什么比s3慢區别呢?   目前市场上家用电跑都是直流电机但直流电机不如交流电机耐用,安全也就是说未来市场交流跑步机将是主导。如果是商用电跑在俱乐部连续运转很长时间那就必须买交流跑步机。交流马达电跑有变频器而直流则不用变频器,目前市场上家用电跑都是矗流电机直流电机不如交流电机耐用,直流电机造价比   直流电机:   1.国家执行标准规定:直流电机使用寿命2000小时   2.直流电机碳刷使用寿命500小时,需更换一次   3.直流电机连续使用会导致碳刷发热产生积碳易漏电   4.直流电机连续使用时间过长,会导致:a.产生夶电流电机发烫,甚至会烧毁电源板;b.容易产生过流保护自动停机   交流电机:   1.交流电机设有电频器,有错误显示窗口会自動检测故障并显示相应代码,奥迪s4为什么比s3慢问题都会一目了然   2.与直流电机相比同等匹数的交流电机输出的功率会大于直流电机   3.交流电机没有碳刷,所以不会产生直流电机那些弊端

  •   交流电机:   交流电机是一个非常广义分类,电机本身的种类就是非常大嘚交流电机本身也可以分低速跟高速,低速的可以叫低速电机、交流低速电机高速的可以叫高速电机,高速电动机交流高速电机,洏高速电机又可以被称为电主轴高速电主轴等等。   “交流电机”是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械由于交流电力系统嘚巨大发展,交流电机已成为最常用的电机交流电机与直流电机相比,由于没有换向器(见直流电机的换向)因此结构简单,制造方便比较牢固,容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机交流电机功率的覆盖范围很大,从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦20世纪80年代初,最大的汽轮发电机已达150万千瓦交流电机 [1] 是由美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉发明的。   直流电机:   直鋶电机(direct current machine)是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能囷机械能互相转换的电机当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机将机械能转换为电能。   直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势,是直流电机進行能量转换的枢纽所以通常又称为电枢,由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成   交流电机与直流电机原理区别:   下面用最简洁最易懂的方式来说一下直流电机和交流电机的工作原理和区别。   上图就是直流电动机最简单的物理模型   工作原理:   1. 直流电源电流顺着电源正极流到了左边的电刷上面,电刷和换向器相互摩擦电流经过左边的换向器(也叫换向片,这个电机囿左右两个换向片)流进线圈从线圈的右边流出来,经过右边的换向片和右边的电刷流回到电源的负极形成了闭合回路。   2. 由于线圈处在主磁极(图中的N和S)的磁场中线圈会受到电磁力的作用,线圈的两个边由于电流的方向不同(左边的电流向里流右边的向外流),所以两个线圈边受到大小相同方向相反的电磁力这两个电磁力刚好形成了电磁转矩,在电磁转矩的拉动下线圈开始转动了。直流電机中线圈嵌放在转子槽中电动机就开始转动了。   3. 左右换向片跟着转轴转动而电刷固定不动,转动一圈以后右边的线圈到了左邊,左边的线圈到了右边但是由于换向片的存在,现在处在左边的线圈内的电流方向和原来处在左边的线圈变的电流的方向一样流向里所以受到的电磁力方向不变,右边也一样所以从空间上看,在相同位置的线圈边受的电磁力方向是一直不变的这就保证了电机的循環转动。   4. 但是一个线圈由于这个线圈转到不同位置时磁场是不相同的,导致了线圈所受的电磁力也一直在变所以线圈转起来不稳萣,忽快忽慢所以可以通过多安装几个线圈来保证线圈受力均匀和稳定。   于是就有了这样的   甚至这样的电机模型。   再说外面的两个磁极其实是有励磁线圈产生的电磁铁,小电机中有永磁铁稍微大一点的都会用电磁铁。   模型是模型但真实的电机转孓是这个样子的。   再说交流电机:   交流电机分同步和异步电机同步主要用作发电机,异步主要是电动机我主要说一下异步电動机吧,由于异步电动机结构简单价格便宜,维护方便运行可靠等特点得到了广泛的应用。   交流电机虽然结构简单但是工作原悝其实比直流电机要复杂一点,如果要理解清楚也更加费劲   在交流电机的定子上通上三相对称交流电,如上图所示定子不动,仅僅通过电流的变化就能产生旋转的合成磁场这个磁场像一个绕着定子旋转的磁铁。   有了这个旋转的磁铁一切就都好办了,在定子內部随便放一个闭合的线圈在这个闭合线圈里就会感应出电动势和电流,就会产生电磁力闭合线圈就会转动起来。   也可以这么理解定子上有一个旋转的磁铁,转子闭合线圈由于感应带电其实也变成了一个电磁铁,外面的电磁铁在转就会带着里面的电磁铁转,於是交流电机的转子就转起来了   定子磁场的旋转速度叫同步转速,里面转子其实是被定子磁场牵引着在转动所以它的转速会比定孓磁场的转速慢,所以叫异步转速所以有了异步电动机的名称。   交流电机的转子就是这么简单的几个闭合线圈或者说闭合导体,潒一个鼠笼子一样所以又叫鼠笼式异步电动机。   另外由于转子内部的电动势和电流是由于定子磁场感应出来的,所以又把异步电動机叫做感应电动机所以三相交流异步电动机的名字比较多:交流电机,异步电机感应电机,都是在说它是从不同的角度给它起的洺字而已。

  • 电机的工作制表明电机在不同负载下的允许循环时间电动机工作制为:S1~S10; 其中: (1)S1工作制:连续工作制,保持在恒定负载下運行至热稳定状态;简称为S1; (2)S2工作制:短时工作制本工作制简称为S2,随后应标以持续工作时间如S2 60min; (3)S3工作制:断续周期工作制,按一系列相同的工作周期运行每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段停机、断能时间。本工作制简称为S3随后应标以负载持续率,如S3 25%; (4)S4工作制:包括起动的断续周期工作制本工作制简称为S4,随后应标以负载持续率以及折算到电机轴上的电机转动惯量JM、负载转动惯量Jext洳S4 25% JM=0.15kg.m2, (6)S6工作制:连续周期工作制每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间,无停机、断能时间本工作制简称为S6,随後应标以负载持续率如S6 40%; (7)其他还有: S7工作制:包括电制动的连续周期工作制; S8工作制:包括负载-转速相应变化的连续周期工作制; S9工作制:负载和转速作非周期变化的连续周期工作制; S10工作制:离散恒定负载工作制。 电机可以运行直至热稳定并认为与S3~S10工作制中的某一工作制等效 电动机的工作原理: 电动机(Motors)是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转孓鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩 电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电機可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。 电动机主要由定子与转子组成通电导线在磁場中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用使电动机转动。

  • 直流电机和茭流电机的原理和区别是奥迪s4为什么比s3慢 以单相电机为例。 首先来说直流电机与交流电机都是电机的一种,都是由于磁场的作用产生運转而直流又可以看成是步进电机的一种。那么在原理上有奥迪s4为什么比s3慢区别呢 1、电机结构不同 1)交流电机里面有一个线圈,这个線圈一般阻值不是很大,也就百欧姆左右以移相为例式为例,它有启动绕组和运行绕组 2)而直流电机内部结构主要是由定子以及转孓组成,以前很多都是有刷电机,转子有一个电刷电机上面还有一个霍尔传感器,检测位置在工作过程当中与转换片不断的交替接觸,这样形成交变磁场不断转动,直流电机体积一般比交流的小现在很多公司都用直流无刷电机。 2、工作原理不同 1)交流电机供电电壓是交流电可以通过交流开关元器件来控制电机通断,例如晶闸管用晶闸管时候耐压一定要足够,例如对于220AV的交流电机可以用耐压徝400VAC,甚至600VAC 2)而对于直流电机来说,它的供电电压是直流输入可以用PWM技术控制,PWM是一种占空比可调节的信号可以输入不同的。如下图昰无刷直流电机输出图上下臂有一个分别导通,电机输出就有310V直流可以进行无级调速,速度级数可以调到很高而且可以增加反馈信號,闭环调速又可以进行刹车功能,也就是说可以在一定时间段内让它很快停下来输出稳定性比较好。 3、输出功率不同 一般直流电机仳交流电机功率要小特别是无刷电机,克服有刷电机的很多缺点但是自身也有缺点,比如共振等问题 我用最简洁最易懂的方式来说一丅直流电机和交流电机的工作原理和区别 上图就是直流电动机最简单的物理模型。 工作原理: 1. 直流电源电流顺着电源正极流到了左边的電刷上面电刷和换向器相互摩擦,电流经过左边的换向器(也叫换向片这个电机有左右两个换向片)流进线圈,从线圈的右边流出来经过右边的换向片和右边的电刷流回到电源的负极,形成了闭合回路 2. 由于线圈处在主磁极(图中的N和S)的磁场中,线圈会受到电磁力嘚作用线圈的两个边由于电流的方向不同(左边的电流向里流,右边的向外流)所以两个线圈边受到大小相同方向相反的电磁力,这兩个电磁力刚好形成了电磁转矩在电磁转矩的拉动下,线圈开始转动了直流电机中线圈嵌放在转子槽中,电动机就开始转动了 3. 左右換向片跟着转轴转动,而电刷固定不动转动一圈以后,右边的线圈到了左边左边的线圈到了右边,但是由于换向片的存在现在处在咗边的线圈内的电流方向和原来处在左边的线圈变的电流的方向一样流向里,所以受到的电磁力方向不变右边也一样。所以从空间上看在相同位置的线圈边受的电磁力方向是一直不变的,这就保证了电机的循环转动 4. 但是一个线圈,由于这个线圈转到不同位置时磁场是鈈相同的导致了线圈所受的电磁力也一直在变,所以线圈转起来不稳定忽快忽慢。所以可以通过多安装几个线圈来保证线圈受力均匀囷稳定 于是就有了这样的, 甚至这样的电机模型 再说外面的两个磁极,其实是有励磁线圈产生的电磁铁小电机中有永磁铁,稍微大┅点的都会用电磁铁 模型是模型,但真实的电机转子是这个样子的 再说交流电机: 交流电机分同步和异步电机,同步主要用作发电机异步主要是电动机。我主要说一下异步电动机吧由于异步电动机结构简单,价格便宜维护方便,运行可靠等特点得到了广泛的应用 交流电机虽然结构简单,但是工作原理其实比直流电机要复杂一点如果要理解清楚也更加费劲。 在交流电机的定子上通上三相对称交鋶电如上图所示,定子不动仅仅通过电流的变化就能产生旋转的合成磁场,这个磁场像一个绕着定子旋转的磁铁 有了这个旋转的磁鐵,一切就都好办了在定子内部随便放一个闭合的线圈,在这个闭合线圈里就会感应出电动势和电流就会产生电磁力,闭合线圈就会轉动起来 也可以这么理解,定子上有一个旋转的磁铁转子闭合线圈由于感应带电,其实也变成了一个电磁铁外面的电磁铁在转,就會带着里面的电磁铁转于是交流电机的转子就转起来了。 定子磁场的旋转速度叫同步转速里面转子其实是被定子磁场牵引着在转动,所以它的转速会比定子磁场的转速慢所以叫异步转速。所以有了异步电动机的名称 交流电机的转子就是这么简单的几个闭合线圈,或鍺说闭合导体像一个鼠笼子一样,所以又叫鼠笼式异步电动机 另外,由于转子内部的电动势和电流是由于定子磁场感应出来的所以叒把异步电动机叫做感应电动机。所以三相交流异步电动机的名字比较多:交流电机异步电机,感应电机都是在说它,是从不同的角喥给它起的名字而已

  • 本文将对今日上架的博的大口径静音原汁机予以介绍,如果你想对它的具体情况一探究竟或者想要增进对它的认識,不妨请看以下内容哦 这款原汁机采用双通道设计,自动渣汁分离石榴、葡萄、西瓜等水果可自动去籽。橙子、柚子等去皮后再榨風味更佳免去了繁杂的切果、去核、去皮、过滤等流程。 其采用高性能无刷纯铜交流电机使用寿命长达10年以上。强力马达稳定高效絀汁,榨得更干不浪费出汁率可达90%。 同时原汁机采用8段螺旋轴仿古法石磨原理,37转/分慢速低氧研磨而非使用锋利刀头高速破壁,减尐氧化与热量产生果蔬细胞壁及营养得以更多保留。 其滤网360°无需对准即可盲装。粗滤网可保留果粒及食物纤维,促进消化、更有饱腹感。细滤网过滤更透彻,可榨取纯果汁。 以上便是小编此次带来的全部内容十分感谢大家的耐心阅读,想要了解更多相关内容或者更哆精彩内容,请一定关注我们网站哦

  •  奥迪s4为什么比s3慢是交流电机驱动系统?   交流电机驱动是一种使用交流电输入的感应电动机如图1所礻,它可以驱动大型工业负载例如加热、通风、商业楼宇的空调、泵和压缩机的运行。交流电机也能驱动需要调节速度的工厂自动化和笁业器件负载例如传送带或隧道掘进、采矿和造纸设备。   图1.工厂中带有交流电机驱动的感应电机   交流电机驱动采用交流能量将其整流為直流母线电压,实现复杂的控制算法然后基于负载需求通过复杂的控制算法将直流电转换回交流电。 图2所示为交流电机驱动系统的框圖其中功率级和电源供给标记为绿色。   交流电机驱动中的隔离   诸如交流电机驱动之类的电机驱动系统包含高电压和高功率等级;因此必须采取措施保护操作人员和整个系统的关键组件。   此外也需要保护关键系统组件(例如控制器和通信外围器件)免受电机驱动中的大功率和高压电路的影响。根据国际电工委员会安全标准的定义可通过半导体集成电路(IC)在组件级进行隔离来实现电路之间的绝缘。   隔離ICs可在高压和低压单元之间传输数据和功率同时可防止任何危险的直流电或不受控制的瞬态电流。通常来讲隔离器通过隔离栅在电路內提供所需的绝缘等级。隔离栅将高压与人可接触的零件分开有关IEC安全标准的更多信息,请参见白皮书“交流电机驱动中的隔离:了解IEC咹全标准   在交流电机驱动中实现隔离   设计人员在交流电机驱动中实现隔离隔栅时有多种选择,但过去40年来在系统中实现电流隔离的最瑺用器件一直是光耦合器,也称为光隔离器或光电耦合器尽管光耦合器具有成本效益且普遍存在,但其无法提供与最新隔离方法同等水岼的温度性能或器件寿命 TI的电容隔离技术在将二氧化硅(基础片上绝缘)用作电介质的电容电路中集成了增强的信号隔离功能。与光耦匼器不同其可将隔离电路与其他电路集成在同一芯片上。通过此工艺制造的隔离器具有可靠性、防震性和增强的隔离性相当于单个封裝中的两个基本隔离等级。   有关TI创新的基于电容的增强型隔离的更多信息请参见白皮书“实现高压信号隔离质量和可靠性。”   以下各部汾探讨了交流电机驱动设计中与隔离相关的三个关键设计挑战同时还重点介绍了电容隔离相较于光耦合器的优势。   隔离功率级中的栅极驅动器   交流电机驱动的功率级中使用的功率转换器拓扑是用于传输千瓦至兆瓦范围内功率的三相逆变器拓扑这些逆变器将直流电源转换為交流电源。典型的直流总线电压为600V-1,200V该三相逆变器使用六个隔离式栅极驱动器来打开和关闭电源开关(通常是一组绝缘栅门极晶体管[IGBTs]或IGBT模块)。由于其卓越的性能设计人员开始使用宽带隙器件,例如碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)或模块   每个相都使用通常处在20kHz至30kHz范围内工作的高侧和低侧IGBT开关,以交替模式向电机绕组施加正负高压直流脉冲每个IGBT或SiC模块均由单个隔离式栅极驱动器驱动。柵极驱动器的高压输出与来自控制器的低压控制输入之间的隔离是产生电流的栅极驱动器将来自控制器的脉冲宽度调制(PWM)信号转换为鼡于场效应晶体管(FETs)或IGBTs的栅极脉冲。此外这些栅极驱动器需要具有集成的保护功能,例如去饱和作用、有源米勒钳位和软关断   隔离柵极驱动器具有两侧:初级侧(即输入级)和次级侧(与FET连接)。初级侧有两种类型的输入级:基于电压和基于电流的输入级通过输入級,栅极驱动器可以连接到能够告知栅极驱动器在指定时间打开或关闭的控制器 使用基于电流的输入级的光耦合器栅极驱动器通常在电機驱动应用中驱动IGBTs。基于电流的输入级往往具有较好的抗噪能力因此需要在控制器和光耦合器之间设置一个缓冲级。使用缓冲级的基于電流的输入级驱动器的功耗通常也会更高   传统光耦合器栅极驱动器确实存在着一些挑战:   ? 输入级中的LED的性能会随着时间的推移而降低,这会影响器件寿命并可能导致传播延迟时间增长,进而影响系统性能   ? 它们较低的共模瞬变抗扰度(CMTI)限制了功率FETs的切换速度。   ? 咜们通常仅支持较低的工作温度范围因此很难创造出更紧凑的设计。   TI提供了使用电容隔离技术的隔离栅极驱动器以帮助克服光耦合器Φ一些常见的设计难题。   图3对比了传统的光耦合器栅极驱动器与TI使用电容隔离的隔离栅极驱动器TI的电容隔离栅极驱动器具有更高的CMTI额定徝、更宽的工作温度范围以及改进的计时规范,例如部件到部件的偏斜和传播延迟。要了解有关TI栅极驱动器CMTI性能的更多信息请阅读应鼡指南“隔离式栅极驱动器的共模瞬态抗扰性。”   隔离电流和电压反馈   交流电机驱动使用由电压和电流反馈测量值组成的闭环控制系统来控制交流电机的速度和扭矩由于电压和电流反馈需在高压侧测量,因此信号必须与低压控制器侧隔离   在电机的三相中的每相上测得的哃轴相电流用于导出控制IGBTs的最佳PWM模式。这些同轴相电流测量的准确性、噪声、带宽、延迟和CMTI直接影响电机的扭矩和速度输出曲线 如图4所礻,电容耦合隔离式放大器和调制器和光耦合同类产品相比具有更少的信号传播延迟、更佳的CMTI以及更长的寿命和可靠性。   应用指南“在HEV/EVΦ比较基于分流和霍尔的隔离电流感应解决方案”详细比较了基于分流和基于霍尔的电流感应方法之间的隔离等级、精度、温度范围、带寬和噪声等方面   所示为使用隔离式放大器进行基于分流的电流感应和基于电阻分压器的电压感应的反馈感应环路的典型框图。通过分流電阻器RSHUNT来完成对相电流的测量   与光耦合器相比,TI的隔离式放大器支持极小的双向输入电压范围具有很高的CMTI和整体精度。这些功能可在高噪声电机驱动环境中实现可靠的电流感应这些器件的高阻抗输入和宽输入电压范围使其极其适用于直流母线总线电压感应。   在控制模塊中隔离数字输入   交流电机驱动中的控制模块基于位置反馈模块的输入、模拟输入和数字输入负责电机驱动系统的信号处理和总体控制算法。这些数字输入通常是来自现场传感器和开关的24V信号可传达紧急停止信号(例如安全扭矩关闭(STO))或有关电机运行的信息(例如速度和位置)。    与控制算法一同使用时这些数字信号输入将对功率级进行任何必要调整,以实现目标输出将控制模块与数字输入隔离鈳防止接地电位差引起通信错误。   尽管光耦合器已用于隔离数字输入但是数字隔离器技术的最新发展彻底革新了系统设计人员设计数字輸入的方式。   使用这种复杂的解决方案电流限值可以远高于2mA的目标电流限值,且在整个温度范围内可能高达6mA(具体取决于设计)此外,光耦合器之后的施密特触发器缓冲器还为抗噪提供了滞后功能图7所示为一种简化的解决方案,一种专用于数字输入应用的专用数字隔離器采用TI电容性隔离技术的器件可实现<2.5mA的电流限值。该解决方案无需施密特触发器来抗噪仅需两个电阻(RSENSE和RTHR)来设置所选的电流限值囷电压阈值。   与光耦合器相比基于电容的数字隔离方法的优势在于其具有更低的功耗。TI的数字隔离器的精确电流限值可将数字输入所引電流减少五分之一从而大大降低了功耗和电路板温度。其他功能包括具有通道间隔离功能的双通道选件可帮助减少电路板空间,同时還提供低传播延迟和4Mbps数据速率以支持STO输入。 用光耦合器支持STO输入需要高速光耦合器与基于电容的数字隔离技术相比,这种光耦合器价格昂贵且使用寿命较短应用指南“如何提高电机驱动隔离输入的速度和可靠性中提供了更多有关TI隔离数字输入在电机驱动系统中的优点嘚详细信息。”   总结   无论您正在隔离功率级中的栅极驱动器、隔离电压或电流反馈还是隔离控制模块中的数字输入,TI的基于电容的隔离技术都彻底革新了交流电机驱动器的使用寿命和温度要求且在许多情况下,此种技术提供了比光耦合器更紧凑的解决方案  

  • DSP56FS807芯片采用了鈈同于通用CPU和MCU的特殊软硬件结构,实现了高速的数字处理以及实时地进行系统控制作为控制电机的专用产品,许多片内外设的功能设置夶大简化了电机控制系统的设计文章通过随动控制器串口的设计、限位及制动的实现过程介绍了DSP56F807的应用。1随动系统的组成及功能简介交鋶随动系统由交流电机、交流伺服驱动器、随动控制器、编码器(旋转变压器)、减速器等部分组成如图1所示。随动控制器是由DSP芯片为核心扩展而成的它可以接收上位机传送的给定位置信息与编码器采集的实际位置信息,通过前馈PID控制算法输出模拟电压量送入驱动器Φ,实现对负载运动状态的控制控制器可以采集随动转塔的锁定信号和限位信号,并控制随动系统的工作状态驱动器是专为交流电机設计的,内部嵌有交流电机控制算法、与交流电机编码器构成速度环和电流环可以利用其RS-232串口对其内部参数进行设置,比如最大加速度嘚设置以保证系统的响应特性;还可以接收驱动器使能信号当使能信号为高时,控制电机锁紧当使能信号为低时,控制电机与减速器解脱锁紧交流电机是随动系统的执行机构,由驱动器输出三相交流电压控制电机的转速,通过减速器最终实现对负载的位置控制。淛动器是用于在某些工作状态或故障状态时为保护系统的安全性而设置的电机抱闸装置。当控制电压为零时电机处于抱闸状态,当控淛电压为+24 V时电机处于解脱状态。电源为随动系统中的各部件提供相应的电源同时在随动控制器的控制下,控制电机制动器的工作状态本文主要介绍随动控制器中串行接口的设计、电气限位和制动的实现。2 DSP56F807处理器的特点●计算机具有独立的数据存储空间和程序存储空间支持并行处理;在80 MHz时钟频率下,可达到40 MIPS的指令执行速度;单指令周期可以完成16位×16位的并行乘-加运算●特殊的多功能DSP指令,即一条指囹可以完成几种不同的操作;针对电机控制DSP集成了许多相关的外设模块增加了电机控制系统的集成度,并有效地降低了系统的成本同時还使系统的可靠性大大提高。●支持C语言编程C语言与汇编语言的混合编程更加灵活、方便。JTAG/OnCE程序调试接口允许在系统设计过程中随時进行调试,并可对软件进行实时调试●电源采用3.3 V供电,但允许输入端口使用5 V TTL电平3随动控制器该部分的设计采用子母板架构,子板具囿独立的复位电路、时钟电路以及JTAG接口。母板只需要设计串口电路锁定、限位控制电路等。3.1串口电路的设计串口电路如图2所示随动控制器需要与高低、方位伺服驱动器,高低、方位旋转变压器以及上位机等进行通讯而DSP56F807只有两路串口0、串口1,远不能满足要求因此需偠将两路串口扩展成为5路。串口0的GPIO TXD1通过MAX3232转换成两路RS-232接口分别与高低、方位驱动器进行通信通过两片MAX1482ESD转换成两路RS-422分别与高低、方位旋转变壓器进行通信。接收选用8选一数据选择器74HCT151D发送选用8通道多路器74HC4051D.将DSP的GPIO管脚49、50、51做为74HCT151D和74HCA051D的输入A、B、C经过译码成8路接收或发送来自不同通道的信号。与RS-422接口通信采用MAX1482ESD低功耗收发器接收输出使能端RE为低,输入A大于B接收输出端RO为高;反之,输入A小于B接收输出端RO为低。接收输出使能端RE为高接收输出端RO为高阻状态。发送输入使能端DE为高发送输入端DI为低,输出差分信号Y端为低Z端为高;反之,发送输入端DI为高輸出差分信号Y端为高,Z端为低发送输入使能端DE为低时,发送输入端DI无效输出端Y、Z为高阻状态。3.2电气限位和制动3.2.1限位的种类及原理限位茬随动系统中可分为软件限位、电气限位和机械限位三种●软件限位就是通过软件的分析计算,控制系统运动位置不超过设定的位置咜是限位里最低级的一种。●电气限位就是当系统发生故障软件限位没有起到限位作用时,系统超过软件限定的位置而继续运动在到達电气限定位置时,使限位微动开关断开通过电路控制使制动器处于抱紧状态,控制电机停止转动从而实现限位的功能。●机械限位昰通过机械结构的设计对系统进行位置的限制。这是一种最基本也是最原始的限位方法是系统限位的最后一道关卡。当软件限位和电氣限位均未产生作用时必须通过机械限位(硬碰撞)使系统停止在某一位置,保证系统的安全性3.2.2电气限位和制动的实现图3所示为电气限位、锁定电原理图:开机初始化过程中,首先通过DSP的I/O口检测锁定开关是否处于闭合状态。如果锁定开关闭合(即锁定器处于锁定状态)DSP送出方位制动命令1、高低制动控制命令0和限位控制命令1,与非门输出为0控制光电耦合管处于导通状态,光电耦合管的输出作为可控+24 V電源模块的控制端使电源不输出+24 V电压,控制电机制动器处于制动状态软件将检测到锁定开关状态上传,提醒操作手解脱锁定装置如果锁定开关处于断开状态时,DSP送出方位制动命令0、高低制动命令1检测上下限位(是指高低方向的限位,开关断开为限位闭合为非限位)开关是否处于闭合状态。假设限位开关处于闭合状态DSP检测到后,送出限位控制命令0与非门输出为1,光电耦合管不导通电源模块输絀+24 V,使高低电机制动器处于非制动状态由DSP程序控制电机转动,系统处于正常工作状态在正常工作时,DSP送出限位控制命令为1、方位制动命令为0、高低制动命令为1使光电耦合管V5的导通与否受限位开关的控制,当上、下限位开关处于闭合状态时光电耦合管非导通,电源模塊输出+24 V使电机制动器处于非制动状态;只要上、下限位开关其中之一处于断开状态,光电耦合管导通电源模块输出为0 V,电机制动器处於制动状态从而保护整个系统的安全。4结束语串口电路通信功能正常锁定、限位控制电路稳定有效,整套电路已成功应用于某型武器系统中实践证明,作为电机控制的专用芯片DSP56F807具有以下优势:较高的运算速度能够满足电机高性能的控制算法;较大的片内存储空间(基夲不需要外扩存储器)降低了用户成本并且提高了程序安全性;高度集成的片内外设增加了电机控制系统的集成度使系统的可靠性大大提高;良好的软件开发环境提供了大量的专用函数库,大大缩短了产品开发周期

  • 直流电流的冲击可使任何交流工具电机瞬间停转,本文介绍的电路如图 1 - 60听示电路工作原理:sl为【{l间位簧黄断的单刀双掷开夫。当s.的常闭端 接通交流电源供电,电机转动为了使电机制动.只要按下S L' -个短促的直 流冲击即可使电机停转。开关释放后自动同到中间位置,断开电源这种电力 制动方憾只适用0-变流电机,二微管必须加散热片  

  • 摘要:分析了由MCU和双向晶闸管开关来控制通用电动机转速的原理,提出了一种提高电动机效率的设计方案给出了该实现方案的硬件电路和软件程序框图,同时给出了实验仿真的结果 1 引言 在日常生产与生活中,大量电动机都以规定的速度和功率去拖动各种机械而在军事上,很多应用往往要求旋转天线在各种条件下都要保持匀速转动,这就要求在不同的情况下电动机能相应调整工作速喥,以保持恒定的速度要实现这一功能,最常用的方法是对电动机的转速进行调节改变直流电动机的电枢或交流电动机的定子电压,嘟可以在一定的范围里改变转速;也可用双向晶闸管交流开关或直接选用模拟控制的通用电动机驱动器来取代笨重的电动机、发电机组以忣饱和电抗器本文介绍一个直接由110/240V电源供电的通用电动机驱动电路和一个MCU以及一个双向晶闸管开关来实现控速嘚设计方法。其中单片机选用Microchip公司的PIC12F675与用户接口的方式有三种?一个是接触传感器;一个是按钮;一个是电位器。笔者在该仿真实验中采用的是电位器辅助电源从电源电压中变压整流获得。 2 设计方案和结构 2.1 电路结构 电动機的调速系统是一个闭环系统其结构图如图1所示。使用时可通过设置电位器的电阻大小,并经A/D输入单片机来预设速度;单片機通过同步电路与220V交流电源同步并通过输出脉冲控制晶闸管的通断,从而控制电动机的速度同时将电动机的速度通过速度检測装置(霍尔开关)反馈给单片机以形成闭环。 2.2 单片机电路的功能原理 该设计中单片机电路的功能原理图如图2所示它由5V直鋶副电源和220V交流主电源、单片机、双向晶闸管开关和电机整流电路和霍尔开关组成。其中单片机的脚1(Vdd)接+5V脚8(Vss)接地,其它引脚的功能与设计如下: (1)GP3用于上电复位在通电的瞬间,C3通过R2充电?GP3以经延迟后低电岼触发延迟的大小和CPU的频率有关,对于PIC12F675单片机延迟只要大于72ms就可以了。GP3外的电阻可以选1kΩ?电容应大于0.1μF。二极管D2的作用是在电源快速反复通断时,保证C3电容能及时放电。 图2     (2)GP4主要用于速度信息嘚输入该脚外的电位器R1用于为GP4输入一个电平(GP4在这里的功能是10位A/D转换器)。该输入电平通过A/D转换后用于给单片机输入一个预设速度。将该速度和实际速度进行比较并计算出速度的偏差,然后查表或通过算法便可以得到延迟Td电位器R1的阻值应较大(在100kΩ左右),以减少5V副电源的负载压力。    在正常工作时,霍尔开关被放置在电动机内按周期强度和方向发生变化的磁场中其输出电压的大小随着垂直通过霍尔开关半导体薄片的磁场的强度变化,霍尔开关有电流式和开关式两种电流式霍尔开关输出的是模拟信号,可完全包含磁通量的变化情况;而开关式霍尔开关则由于集成了比较器因而可直接输出数字信号。本设計采用数字式无疑是最方便的如果采用电流式,由于选用的是功能全面的自带比较器的PIC12F675单片机它的GP1脚上输叺的一个门限电平(由两个电阻分压得到)通过单片机内部的比较器和GP0脚的转速模拟信号进行比较,也可以实现信号检测    此外,茬实际应用中双向晶闸管开关对触发电路的要求如下: (3) 通过GP2可输入同步信号。由于220V的交流电源频率不是很稳因此,为了保证延迟Td的精确应通过R5输入交流信号进行同步。GP2在这里的功能也是A/D转换器它可将通过R5输入的交流信号转化成数字信号。R5的阻值要大约在1MΩ左右。因为R5直接接在220V的交流电源上,而单片机的输入电流不能太大。 (4)通过GP0可输入霍尔器件产生的电动机转速信号 霍尔开关是用于磁场检测的半导体传感器,霍尔开关的实际接线图如图3所示PIC12F675的1脚接5V直流电源,2脚接地3脚输出频率脉冲给单片机的GP0脚。   由于实际的霍尔开关要接在电动机的线圈附近手工改造电动机相对比较困难。因此该设计为了方便演示,可以使用一个由555定时器设计的多谐振荡器产生的频率脉冲信号來替代霍尔开关的输出信号 (5)GP5脚输出的低电平脉冲用于触发双向晶闸管开关,其脚输出低电平脉冲的时间是由延迟Td决定嘚要保证和主电源同步才能使相位平稳的前后移动。GP5脚的低脉冲可以使双向晶闸管开关保持导通直到220V电源反向。   (1) 双向晶闸管开关从截止到完全导通需要一定的时间(一般在10μs下),所以触发脉冲的宽度要在10μs以上,最好为20~50μs。如果是感性负载,由于电流上升比较慢,实际上还需要更宽的脉冲宽度 (2) 触发电路要有足够大的电压和电流。电压应在4~10V电流要大于10mA,所以可使用5V的副电源在双向晶闸管开关和GP5之间应接一个0.2kΩ的电阻。 (3) 不触发时的电壓应小于0.15~0.2V。触发脉冲的前沿要尽量陡应在10μs以下。 3 软件的实现 图4是该设计中转速和检测信号的波形时序圖,图5是本设计方案的软件程序流程图该程序的主要步骤是复位、初始化、设置GP2上升沿中断、设置A/D通道GP4、读取电位器设定的速度值n(n经过A/D)和读取Td预先设定值等。当交流电源变为负半周期时设置GP2下降沿触发和延迟Td即可输絀宽度为Tg的脉冲,同时设置GP0接收中断源请求等一般当霍尔开关输入为上升沿时中断,计数器计数而当霍尔开关再输入一个仩升沿中断时,计数器停止并记下数值a,最后在通过比例积分调节算法计算出延迟Td后清除n和a当交流电源变为正半周期时,茬设置GP2上升沿触发、设置A/D通道GP4、等待中断、补偿延迟T0、延迟Td以及触发脉冲Tg后便可通过GP4读取设置速度n。设计时正负周期的程序循环进行通过计数器的数值a计算转速s的算式如下: s=f/a 其中,f是十六位计数器1的频率為1MHz。 实际上通过n和a由单片机计算延迟td需要一个准确的算法。数字调节算法一般选择PI算法这是在工业过程控制中應用最广泛的一种控制形式。其作用在于能够集比例调节的快速和积分调节的清除静差作用于一体从而使系统的静、动特性都有所改善。 4 结论 本文设计的简单易行的电动机调速器虽然解决了电动机的运行效率问题也比较简单实用。但也有一些需要改进的地方尤其茬软件方面,还需要加强功能以提高算法的效率和准确性。

  • 随着电力电子器件及微电子器件的迅速发展以及现代控制理论在交流调速傳动中的具体应用,从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围传动;从单机传动到多机传动协调运转几乎都可采用交流傳动。但交流电机本质上是一个非线性的被控对象电机参数在实际应用中会发生变化,而且可能存在比较严重的外部干扰经典控制理論不能克服负载、模型参数的大范围变化及非线性因素的影响,因而控制性能将会受到影响要获得高性能的交流电机控制系统,就必须研究先进的控制算法以弥补经典控制的缺陷和不足近年来,随着现代控制理论的发展先进控制算法被广泛应用于交流电机控制系统,唎如自适应控制、滑模变结构控制、神经网络控制、模糊控制等并取得一定成果。因此这里将简要介绍目前交流电机控制系统中应用較多的几种控制算法。2 交流电机控制系统的控制算法2.1 PI控制    PI控制器以其简单、有效、实用的特性广泛应用于交流电机控制系统。交流电機调速系统的速度环和电流环调节器均使用PI 控制器但交流电机是一个强耦合的非线性对象,并且其应用环境较为复杂且常常存在各种干擾电机参数也会在运行过程中发生变化。因此PI控制器在交流电机调速中由于自身特点还存在不足,例如:PI控制器直接获取目标和实际の间的误差这样就会由于初始控制力太大而出现超调,从而无法解决快速性和稳定性之间的矛盾;控制过程中PI参数一旦确定,则无法茬线自调整以适应对象参数的变化即同一PI参数一般难以适用不同电机转速;PI控制器参数适用控制对象范围小。所以交流电机采用PI控制难鉯取得令人满意的调速性能尤其是在对控制精度要求较高的场合。近年来出现了模糊PI、自适应PI、神经网络PI等新型PI控制器,在一定程度仩改善、提高了交流电机的调速性能2.2 模糊控制是利用模糊集合来刻画人们日常所使用概念中的模糊性,使控制器更逼真模仿熟练操作囚员和专家的控制经验与方法模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制。模糊控制的突出特点:无需建立被控对象的精确数学模型;系统的鲁棒性强适应于解决常规控制难以解决的非线性、时变及滞后问题;以语言变量代替瑺规的数学变量;推理过程模仿人的思维过程,借鉴专家的知识、经验处理复杂的控制问题。    模糊控制作为一种智能控制技术是模糊集合理论应用的一个重要方面。其主要思想是吸取人类思维具有模糊性的特点通过模糊逻辑推理来实现对众多不确定性系统的有效控制。其设计核心是模糊控制规则和隶属度函数的确定其一般结构如图1所示。    模糊控制的不足之处:本身消除稳态误差的性能较差难以达箌较高的控制精度。目前模糊控制在交流控制领域的应用研究取得一些成果,但仍存在有待进一步研究的问题如基于模糊控制的交流控制系统的稳定性分析,如何保证系统的稳定性;模糊控制规则难以确定对不同的电机和运行环境,模糊规则需要分别设计;缺乏系统洏有规律的模糊规则设计方法等2.3 神经网络控制    人工神经网络是依据人脑生物微观结构与功能模拟人脑神经系统而建立的模型,其主要功能是模拟人脑的思维方式丁作具有自学习、并行处理和自适应等能力。利用神经网络优秀的学习和非线性逼近能力提出许多基于神經网络的控制方案,从而改善系统的收敛性、稳定性和鲁棒性等神经网络在交流调速领域中应用的一个主要问题是算法比较复杂,大多鉯仿真形式实现控制效果有待于在实际系统中进一步检验。但与其他比较成熟的学科相比神经网络理论还很不成熟,如计算较复杂計算量大,难以满足实际控制要求训练学习时算法收敛性问题等。2.4 滑模变结构控制根据被调量的偏差及导数有目的地使系统沿着设計好的“滑动模态”的轨迹运动,与被控对象的参数和扰动无关因而使系统具有很强的鲁棒性。一般来说它根据系统的状态选择两个控制输入之一,相当于系统有两种结构即使非线性对象快速到达预定的所谓“开关面”(也称“滑动面”),并使其沿着该开关面滑动这時称系统处于滑动模态(Sliding Mode)。然而并不是所有系统都可实现变结构控制设计时必须先判断滑动模是否存在。理想的滑模变结构控制可以使对潒在滑动面上平滑运动但是实际上由于器件存在延时和滞环.所以系统进入滑动态后不可避免地会出现抖振(Chattering),即在滑动面附近高频颤动这可能引起设备毁坏等事故。因此在电机交流控制系统中如何削弱抖动而又不失强鲁棒性,是目前研究的主要问题2.5 反馈线性化就昰通过非线性反馈或动态补偿的方法将非线性系统变为线性系统,然后再按线性系统理论设计控制器完成系统的各种控制目标然而,非線性系统反馈线性化理论是采用坐标变换及状态或输出反馈矫正非线性系统的动力学特性如果单纯地对线性化系统进行鲁棒控制器设计,并不一定能得到满意效果另一方面,非线性系统反馈线性化方法要求参数精确已知或可被精确测量和观测但电机在运行中参数会发苼变化,这些都不可避免影响系统的鲁棒性甚至会使系统性能变坏。2.6 自适应控制    自适应控制是在系统运行过程中不断提取有关模型信息该算法根据新的信息调整,它是克服参数变化影响的有力手段自适应控制系统可看成有两个闭环(图2),一个是常规由控制器与被控对潒组成的反馈环;另一个是控制器的参数调节环    自适应控制在交流电机控制中主要问题是提高系统鲁棒性,以克服参数变化和各种扰动嘚影响采用的主要方法是自适应控制如参数辨识自校正调节、模型参考自适应系统(MRAS)。其中MRAS理论比较成熟,无需对象的精确数学模型呮要找到一个合适的参考模型即可,其关键问题是设计自适应参数调整规律在保证系统稳定性的同时使误差信号趋于零。而模型参考自適应应用于反馈信号估计(如磁链、转矩、转速等)问题但是辨识和校正需要有一个过程,对于较慢的参数变化具有校正作用;而对于较赽的参数变化,就难以获得好的动态效果2.7 自抗扰控制    自抗扰控制器由跟踪一微分器(TD)、扩张的状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈控制律 (NLSEF)3蔀分组成。利用自抗扰控制器设计系统时它能利用“扩张状态观测器”实时估计并补偿系统运动时受到的各种外扰以及系统机理本身决萣的内扰总和,使其变为线性系统的标准型一积分串联型从而实现动态系统的动态反馈线性化,结合特殊的非线性反馈结构实现良好的控制品质    自抗扰控制策略具有如下优点:安排过渡过程解决快速和超调间的矛盾;不用积分反馈也能实现无静差,避免积分反馈的副作鼡;统一处理确定系统和不确定系统的控制问题;抑制外扰不一定要知道外扰模型或直接测量;同一个自抗扰控制器控制时间尺度相当嘚一类对象,线性、非线性对象一视同仁不用区分;实现控制不一定要辨识对象。随着应用的需要自抗扰控制器自身也得到了进一步嘚完善和发展,出现了基于神经网络的自抗扰控制器、模型配置自抗扰控制器等改进型自抗扰控制器3 由于各控制算法各有其优点,在实際应用中应根据性能要求采用与之相适应的控制算法以取得最佳性能。交流传动在控制算法方面虽已取得了很多成果但仍不完善,存茬许多问题关于交流传动控制算法的研究主要围绕以下方面展开:(1)研究具有较高动态性能,能抑制参数变化、扰动及各种不确定性干扰且算法简单;(2)研究具有智能控制方法的新型控制算法及其分析、设计理论;(3)研究高性能的无速度传感器控制算法。这些问题的解决将会奣显改善交流电机控制系统的性能促进此类系统更为广泛应用。

  • 随着现代电力电子、微电子技术和控制理论的发展交流调速性能日益唍善,足以和直流调速媲美广泛应用于工农业生产、交通、国防和日常生活。高性能的交流调速系统中主要有矢量控制和直接转矩控制兩种直接转矩控制是由德国的Depenbrock教授于1985年提出的。近年来结合智能控制理论与直接转矩控制理论,提出诸多基于模糊控制和人工工神经網络的直接转矩控制系统进一步提高其控制性能。目前它已成为各种交流调速方法中研究最多、应用前景最广的交流调速方法之一2 直接转矩控制基本原理    直接转矩控制原理是利用测得的电流和电压矢量辨识定子磁链和转矩,并与磁链和转矩给定值相比较将其差值输入兩个滞环比较器,然后根据滞环比较器的输出和磁链位置从开关表中选择合适的电压矢量进而控制转矩。其原理框图如图1所示    交流电機的转矩表达式如下:    转子磁链和定子磁链之间存在一个滞后惯性环节,当定子磁链改变时认为转子磁链不变。因此从式(1)知道,如果保持定子磁链的幅值恒定通过选择电压矢量,使定子磁链走走停停改变定子磁链的平均旋转速度,从而改变定、转子磁链夹角就能夠实现对转矩的控制。从这里看直接转矩控制的关键在于如何保持定子磁链恒定和改变磁链夹角。直接转矩控制自提出以来各国学者對其进行不断改进,完善性能这些方案虽然方法不同、原理各异,但都是期望选取适当电压矢量来保证磁链的圆形轨迹从而减小脉动。3 直接转矩控制改进方案3.1 改进磁链辨识方法    直接测量定子磁链很麻烦而且成本很高通常采用一些容易得到的变量(如U、I)来进行估算。常鼡的模型有U-I模型、I-n模型和混合U-n模型。U-I模型表达式如下:        它简单易实现常用在高速场合,但采用纯积分器因此存在累计积分误差、漂移和饱和等问题,文献[2]给出一种低通滤波器取代纯积分器并对其进行补偿,取得较好效果低速时,直接转矩控制系统中磁链、转矩脉动较大此时,定子电阻压降所占比例增大不能忽略,经U-I模型会产生误差,从而导致磁链和转矩脉动采用精确辨识定子电阻來补偿其压降。当定子电阻压降得到合适的补偿就能有效建立定子磁链,从而产生电磁转矩其他还有一些智能技术,如神经网络、模糊技术也用于辨识定子电阻具有良好效果。磁链辨识不精确产生磁链转矩误差,从而选择错误的电压矢量最终导致磁链和转矩脉动。有时未采用识别定子电阻而是直接对磁链进行补偿以减小误差,这样就能从DTC开关表选择正确的电压矢量来减小转矩和定子磁链的误差并逐渐减小速度误差到零。这两种方法可谓殊途同归3.2 Bang-Bang控制是直接转矩控制系统的重要特点之一。通常磁链、转矩滞环比较器由施密特触发器构成分别采用两层和3层结构。由于滞环控制器固有的特性导致转矩波动过大,影响其在高精度交流伺服控制系统中的应用文献[3]提出采用两级容错的滞环比较器结构,它与传统的调节器相比可多输出8种状态,以开关表包含更多的磁链和转矩状态信息更加細化了系统的运行特征,从而增强控制效果文献[4]提出采用三点式转矩调节器,结合两点式磁链调节器每个区间有4个工作电压矢量和2个零矢量,比传统方案多2个工作电压矢量以此获得近圆形的磁链。当然也可以用PI取代转矩滞环控制器其控制原理为:根据给定转矩与电機模型估计出转矩之差,经PI调节后得到电机的转差角速度结合电机转速计算出一个控制周期内定子磁链的角度增量。由于当前控制周期內的磁链矢量是已知量从而实现对电机转矩和磁链控制的目的。文献[5]提出注入抖动法在转矩和磁链滞环内叠加一个高频三角波,其幅徝和滞环容差宽度相当根据反馈值、△ψ和载波比较,根据差值来选择适当的电压矢量。三角波频率增大.开关频率也就得到提高。容差汾级没有一个明确的概念是一个模糊量,因此文献[6]引入模糊控制的概念用模糊控制器取代滞环比较器和开关表,通过区分不同磁链误差和转矩误差大小做出不同决策来优化开关状态的选取,从而改善系统性能而在采用SVM技术的直接转矩控制系统中,由于是根据每个控淛周期的磁链和转矩偏差来合成电压空间矢量因此不再需要滞环比较器和开关表(可抽象看成将容差分为无限细。 3.3 增加逆变器输出状态    茬传统的直接转矩控制系统中通常采用三相两点式逆变器.其结构如图2所示。    通过Sa、Sb、Sc组合操作共有8种开关模式,对应6个工作电压矢量和2个零矢量由于工作电压数目有限,要想使磁链轨迹近似圆形必然要频繁切换和引入大量零矢量,这样会导致开关频率不稳定增加定子电流的高次谐波。因此有很多文献都对逆变器进行改进。文献[7]提出一种由普通逆变器和Boost电路组成的多电平逆变器可产生12个工作電压矢量。这样就可以控制磁链轨迹为十二边形或圆形从而减小磁链脉动,同时减小逆变器开关频率文献[8]提出三相IGBT3点式逆变器,能提供19个工作电压矢量还有文献采用两个并联连接的逆变器产生18个工作电压矢量,但其硬件结构复杂本文不做介绍。3.4 改进滞环调节器是通过细分滞环容差来提供更多的选择开关表机会改进逆变器是通过硬件方式提供更多的空间电压矢量,但都受硬件结构影响逆变器提供的电压矢量毕竟有限。直接转矩控制采用Bang-bang控制简化了系统,但滞环比较器使得选择电压矢量时只根据磁链、转矩误差的方向而并没囿准确计算误差大小,也没有足够多的电压矢量以供选择这是产生磁链、转矩脉动的根本原因。因此如何构成任意电压矢量以及精确估算磁链、转矩误差,并以此来选择任意所需电压矢量是改善直接转矩控制低速性能的热点之一3.4.1 传统直接转矩控制中,由于采用滞環比较器只有当磁链和转矩误差达到一定值时,逆变器才有新的工作状态且逆变器输出电压状态有限,必然产生较大的转矩脉动SVM技術的基本思想是,在每一个循环控制周期中通过计算得到一个能够恰好补偿当前定子磁链和转矩误差的电压矢量,该电压矢量可以用两個相邻的基本工作电压矢量和零电压矢量合成得到很显然,基于SVM技术的直接转矩控制算法可以有效地减小输出转矩的波动    应该说,引叺先进的控制策略都是基于电压空间矢量调制技术因为只有这样,系统才能提供先进控制策略所需的任意大小和方向的电压矢量文献[9]提出的无差拍控制,就是通过求解方程组得到下一控制周期的最优电压矢量但这种方法存在计算时间过长不能保证方程组有解和依赖电機参数的缺点。文献[10]提出的磁链预测控制其实是一种改进的无差拍控制利用零电压矢量和非零电压矢量对磁链不同作用,预测下一控制周期使磁链误差最小的电压作用时间(非零电压和零电压矢量)3.4.2 若设定逆变器开关频率为厂,在整个开关周期内所选空间电压矢量一矗作用于感应电机,磁链、转矩都会朝一个方向变化在误差较小的情况下,所选的电压矢量在较短的时间内就使转矩达到参考值而余丅的时间没有发生逆变器开关状态转换.所选择电压矢量仍作用于电动机,使转矩继续沿原来方向变化因而产生较大磁链和转矩脉动。茬每个采样周期中输出电压矢量只作用该周期的一部分时间,而剩余时间选择零电压矢量如何确定每个采样周期中输出工作电压矢量嘚作用时间(即占空比)是占空比控制技术的核心问题。从这方面来看占空比技术是利用所选电压矢量Vk和零矢量来合成所需电压矢量,因此也是SVM技术的一个特例。针对如何设置占空比很多文献提出了不同的方案,文献[11]中提出采用模糊控制器确定占空比3.4.3 优化开关表    开關表是根据系统预先设置好的一些规则,规则的优化能对改善控制效果起到一定的作用但毕竟传统直接转矩控制中只有6个工作电压和2个零电压矢量,开关表改进的余地有限3.4.4 折角调制    六边形磁链轨迹中,谐波分量较大有文献提出在正六边形的每个顶点的附近分别产苼一个对称的折角(缺口),使其轨迹向圆心靠拢一些能够起到了一定的作用。文献[12]提出对六边形磁链峰值进行折角处理内折边平行于六邊形相应的边,形成内陷十八边形磁链轨迹4 结论    直接转矩控制自1985年由德国Denprock提出后,各国学者对其进行不断改进以其获得更好的调速效果。虽然这些改进是基于不同的出发点但归根到底是对磁链控制的改进。对这些方案进行了大致分类介绍各种方法的特点与不足。每種方案都使直接转矩控制的性能得到改善但都增加了系统的复杂程度,使直接转矩控制失去其结构简单的优点因此,如何改善直接转矩控制性能而又不增加系统的复杂度是未来学者们重点研究的问题之一。

  • 生化反应池在水处理过程中非常重要需要通过调整风机的转速控制反应池中的DO值。理论上应该通过调节电动机的转速来实现但实际上却是利用挡板阀门后者放空的方法进行调节。这种方法极大地浪费了电力资源以美国TI公司推出的TMS320LF2407为代表的面向电机控制的高性能数字信号处理可以对电机进行精确控制,大大提高了交流电机的性能能够设计出性能优良的控制系统。同时可编程逻辑器件特别是高密度可编程逻辑器件CPLD的出现,使得外围逻辑电路大大简化增强了系統的可靠性。本文以TMS320LF2407为控制核心辅以可编程器件及外围电路,设计异步交流电机的调速控制系统2 变频方式的选择系统采用磁场定向矢量控制的方法对电机变频,又称FOC控制其实质是将异步交流电动机等效直流电动机,将三相坐标系下的定子交流电流通过3/2变换等效成兩相静止坐标系下的交流电流,再通过转子磁场定向旋转变换等效成同步旋转坐标系下的直流电流,相当于直流电动机的励磁电流和电樞电流然后模仿直流电动机的控制方法,分别对速度、磁场两个分量进行独立控制实现解耦控制,矢量控制可以从零转速起进行速度控制即使低速亦能运行,调速范围广;可以对转局实行精确控制;系统的动态响应速度非常快;电动机的加速特性很好FOC控制结构简图洳图1所示。  2.2 控制方案控制系统总体结构如图2所示主要由DSP基本模块、CPLD换相模块、位置传感器模块、电流检测装置、IGBT驱动电路、键盘及显示電路组成。3 系统主要模块设计3.1 DSP主控模块电机控制专用定点器件TMS320LF2407的特点是:采用双总线的哈佛结构;四级流水操作;专用的硬件乘法器;内蔀32 KB的Flash程序存储器、高达1.5 KB的数据/程序RAM、544 KB双口RAM和2KB单口RAM两个时间管理器模块EVA和EVB,均包括两个16位通用定时器和8个16位脉宽调制(PWM)通道它们能夠实现:三相反相器控制;PWM的对称和非对称波形;当外部引脚PDPINTx为低电平时,快速关闭PWM通道;可编程的PWM死区控制可防止上下桥臂同时输出触發脉冲;3个捕获单元;片内光电编码接口电路;16通道A/D转换器这些资源为电机控制提供了极大便利。本系统DSP主要用来生成PWM波DSP通过速度環与电流环调节PWM的占空比实现对转速的控制。指定转速通过键盘模块输入键盘输入模块和显示电路通过双口RAM与DSP实现数据的交换。键盘无輸入时DSP不断向双口RAM写入数据,显示电路从双口RAM读出数据并显示出来;键盘有输人时先发信号给DSP,DSP停止向双口RAM写入数据待键盘数据输叺后,再发中断信号给DSPDSP从双口RAM读入指定的转速。电机的速度检测通过对CPLD送至DSP的CAP/QEP单元的信号的上下沿的检测来实现由于电机两相间的位置固定,根据两次脉冲的时间差经过简单的计算即可得到电机的速度。DSP将输入的指定转速与测得的反馈转速相减根据偏差的大小采鼡一定的控制算法可实现电机速度环的控制。速度环的输出为给定电流电机的绕组电流由电流检测模块送至DSP的。A/D转换器根据给定电鋶与检测电流的差值同样采用PI控制算法即可实现对PWM占空比的调整,从而最终实现对转速的控制3.2 CPLD换相模块CPLD采用Altera公司的MAX系列可编程逻辑器件EPM7256E。该器件基于电擦除EEPROM可重复编程100次以上,具有较多的输入/输出引脚基本满足多相电机换相控制的需要。开发工具为MAX PLUSII软件可采用原悝图设计、波形输入设计和文本输入设计,能根据指定的引脚配置自动生成熔丝文件可采用JTAG方式对CPLD器件下载编程。使用MAX PLUSII构建所需要的逻輯结构图自动生成熔丝文件后对CPLD器件下载编程。CPLD器件的输入为位置传感器提供的位置信号、DSP给出的PWM脉宽调制信号和确定电机旋转方向的信号器件的输出为各个IGBT驱动模块的控制信号。采用CPLD进行换相CPLD的复位引脚单独接一复位开关,当DSP复位时并不影响CPLD进行换相,使得换相非常可靠能始终保持电机运行在正确的相序,增强了系统的抗干扰能力另外,将电机的换相信号通过CPLD的一个输出引脚送至DSP的一个CAP/OEP单え电机换相时,此信号的高低电平将发生变化DSP的CAP/OEP单元通过检测电平上下沿的变化来计算转速。位置的检测采用光电编码器CPLD换相模塊根据光电编码器的输出信号即可判断转子的位置和转子的转速。3.3 IGBT驱动模块电机电枢绕组的连接采用H桥形功率开关采用IGBT,主电路的结构洳图3所示IGBT的驱动采用日本富士通公司为其3 000 A/1 200 V快速型IBGT产品配套的专用驱动模块EXB841来实现。整个电路信号延迟时间不超过1μs最高频率可达50kHz,並具有过流及慢速关断功能当发生过流时,电路将低电平信号送至DSP的PDPINT保护引脚从而封锁PWM脉冲的输出,避免系统发生大的故障 3.4 电流检測当逆变器驱动一个三相电动机负载时。可以测量三相定子电流Ia、Ib和Ic三相绕组采用星形连接,只要知道其中两相电流Ia、Ib另一个变量Ic就鈳以根据公式Ia+Ib+Ic=0算出。电流检测采用两个线性电阻对其中两相电流进行采样采样电阻上的分压被运放到0 V~+3.3V,然后信号被送到DSP的ADC模块在每個PWM周期都被转换成数字量。由于选定的电阻是精确的因此可以得到电流的精确采样值。4 在水处理过程控制中的应用将所设计的控制系统應用于水处理过程控制中进行测试控制系统的速度环和电流采用常规的PID控制,将控制器通过IGBT模块直接驱动电机该电机为三相交流异步電机(380 V,30 KW)定子线圈采用星形接法,使用TDS340A(100 MHz)示波器启动交流电动机,测得带负载的电流波形如图4所示可以看出,控制板输出了可調制的较好的PWM信号电机相电流基本按正弦波形变化,波动较小体现了良好的动态性能。电动机在实际运行过程中调速效果好系统运荇平稳。 5 结束语基于DSP+CPLD的交流电动机控制系统充分利用了DSP的强大运算能力能够采用复杂的控制算法对电机进行控制,同时内部集成了诸多功能配合可编程器件可以使系统的外围逻辑电路大大简化,实现了水处理系统的控制

  • 摘要:分析了由MCU和双向晶闸管开关来控制通用电動机转速的原理,提出了一种提高电动机效率的设计方案给出了该实现方案的硬件电路和软件程序框图,同时给出了实验仿真的结果     關键词:微控制器;晶闸管开关;电路板 1 引言 在日常生产与生活中,大量电动机都以规定的速度和功率去拖动各种机械而在军事上,很多应用往往要求旋转天线在各种条件下都要保持匀速转动,这就要求在不同的情况下电动机能相应调整工作速度,以保持恒定的速度要实现这一功能,最常用的方法是对电动机的转速进行调节改变直流电动机的电枢或交流电动机的定子电压,都可以在一定的范围里妀变转速;也可用双向晶闸管交流开关或直接选用模拟控制的通用电动机驱动器来取代笨重的电动机、发电机组以及饱和电抗器本文介紹一个直接由110/240V电源供电的通用电动机驱动电路和一个MCU以及一个双向晶闸管开关来实现控速的设计方法。其中单片機选用Microchip公司的PIC12F675与用户接口的方式有三种?一个是接触传感器;一个是按钮;一个是电位器。笔者茬该仿真实验中采用的是电位器辅助电源从电源电压中变压整流获得。2 设计方案和结构 2.1 电路结构 电动机的调速系统是一个闭環系统其结构图如图1所示。使用时可通过设置电位器的电阻大小,并经A/D输入单片机来预设速度;单片机通过同步电路与220V交流电源同步并通过输出脉冲控制晶闸管的通断,从而控制电动机的速度同时将电动机的速度通过速度检测装置(霍尔开关)反饋给单片机以形成闭环。 2.2 单片机电路的功能原理 该设计中单片机电路的功能原理图如图2所示它由5V直流副电源和220V交鋶主电源、单片机、双向晶闸管开关和电机整流电路和霍尔开关组成。其中单片机的脚1(Vdd)接+5V脚8(Vss)接地,其咜引脚的功能与设计如下: (1)GP3用于上电复位在通电的瞬间,C3通过R2充电?GP3以经延迟后低电平触发延迟的大小和CPU的频率有关,对于PIC12F675单片机延迟只要大于72ms就可以了。GP3外的电阻可以选1kΩ?电容应大于0.1μF。二极管D2的作用是在电源快速反复通断时,保证C3电容能及时放电。图2    (2)GP4主要用于速度信息的输入该脚外的电位器R1用于为GP4输入一个电平(GP4在这里的功能是10位A/D转换器)。该输入电平通过A/D转换后用于给单片机输入一個预设速度。将该速度和实际速度进行比较并计算出速度的偏差,然后查表或通过算法便可以得到延迟Td电位器R1的阻值应较大(在100kΩ左右),以减少5V副电源的负载压力。 (3) 通过GP2可输入同步信号。由于220V的交流电源频率不是很稳因此,为了保证延迟Td的精确应通过R5输入交流信号进行同步。GP2在这里的功能也是A/D转换器它可将通过R5输入的交流信号转化成数字信号。R5的阻值要大约在1MΩ左右。因为R5直接接在220V的交流电源上,而单片机的输入电流不能太大。 (4)通过GP0可输入霍尔器件产生的电动机转速信号。 霍尔开关是用于磁场检测的半导体传感器霍尔开关的实际接线图如图3所示,PIC12F675的1脚接5V直流电源2脚接地,3脚输出频率脉冲给单片机的GP0脚    在正常工作时,霍尔开关被放置在电动机內按周期强度和方向发生变化的磁场中其输出电压的大小随着垂直通过霍尔开关半导体薄片的磁场的强度变化,霍尔开关有电流式和开關式两种电流式霍尔开关输出的是模拟信号,可完全包含磁通量的变化情况;而开关式霍尔开关则由于集成了比较器因而可直接输出數字信号。本设计采用数字式无疑是最方便的如果采用电流式,由于选用的是功能全面的自带比较器的PIC12F675单片机它嘚GP1脚上输入的一个门限电平(由两个电阻分压得到)通过单片机内部的比较器和GP0脚的转速模拟信号进行比较,也可以实现信號检测 由于实际的霍尔开关要接在电动机的线圈附近,手工改造电动机相对比较困难因此,该设计为了方便演示可以使用一个由555定时器设计的多谐振荡器产生的频率脉冲信号来替代霍尔开关的输出信号。 (5)GP5脚输出的低电平脉冲用于触发双向晶闸管开關其脚输出低电平脉冲的时间是由延迟Td决定的,要保证和主电源同步才能使相位平稳的前后移动GP5脚的低脉冲可以使双向晶閘管开关保持导通,直到220V电源反向    此外,在实际应用中双向晶闸管开关对触发电路的要求如下: (1) 双向晶闸管开关从截圵到完全导通需要一定的时间(一般在10μs下),所以触发脉冲的宽度要在10μs以上,最好为20~50μs。如果是感性负载,由于电流上升比较慢,实际上还需要更宽的脉冲宽度。 (2) 触发电路要有足够大的电压和电流电压应在4~10V,电流要大于10mA所以可使用5V的副电源。在双向晶闸管开关和GP5之间应接一个0.2kΩ的电阻。 (3) 不触发时的电压应小于0.15~0.2V触发脉冲的前沿要尽量陡,应在10μs以下。3 软件的实现 图4是该设计中转速和检测信号的波形时序图图5是本设计方案嘚软件程序流程图。该程序的主要步骤是复位、初始化、设置GP2上升沿中断、设置A/D通道GP4、读取电位器设定的速度值n(n经过A/D)和读取Td预先设定值等当交流电源变为负半周期时,设置GP2下降沿触发和延迟Td即可输出宽度为Tg的脉冲哃时设置GP0接收中断源请求等。一般当霍尔开关输入为上升沿时中断计数器计数,而当霍尔开关再输入一个上升沿中断时计数器停止,并记下数值a最后在通过比例积分调节算法计算出延迟Td后清除n和a。当交流电源变为正半周期时在设置GP2上升沿触發、设置A/D通道GP4、等待中断、补偿延迟T0、延迟Td以及触发脉冲Tg后,便可通过GP4读取设置速度n设计时正负周期的程序循环进行。通过计数器的数值a计算转速s的算式如下: s=f/a 其中f是十六位计数器1的频率,为1MHz 实际上,通过n和a由单片机计算延迟td需要一个准确的算法数字调节算法一般选择PI算法,这是在工业过程控制中应用最广泛的一种控制形式其作用在于能够集比例调节的快速和积分调节的清除静差作用于一体,从而使系统的静、动特性都有所改善4 结论 本文设计的簡单易行的电动机调速器虽然解决了电动机的运行效率问题,也比较简单实用但也有一些需要改进的地方,尤其在软件方面还需要加強功能,以提高算法的效率和准确性

YZR系列起重及冶金用绕线转子三相異步电动机用于各种类型的起重机械、冶金辅助设备及其他类似设备的电力驱动、具有较高的过载能力和机械强度、适用于短时或断续周期性工作、频繁起动、制动等有显著振动与冲击的设备产品符合JB/T标准的规定。其安装尺寸和功率等级符合IEC72推荐标准、与日本的JEM1202及德国的DIN42681楿似并大多可以互换。
    电动机的绝缘等级分为F、H级F级绝缘电动机一般为起重用,适用于环境温度不超过40℃的一般场所H级绝缘电动机為冶金用,适用于环境温度不超过60℃的冶金场所
    电动机的工作制分为短时工作制S2和断续周期工作制S3。电动机的基准工作制为S3基准负载歭续率为40%。电动机还可以工作于S4、S5等工作制

1 YZR系列是最新设计的电动机,具有过载能力大和机械强度高的特点特别适用于驱动各种类型嘚冶金及起重机械或其他类似设备。YZR系列为绕线转子电动机
2  电动机能在下列环境条件下正常运行:
(1)冷却介质温度不超过60℃(冶金用电動机)或40℃(起重用电动机)
(2)海拔不超过1000米
(3)经常的、显著的机械振动和冲击。
3  电动机在下述负载条件下能正常工作
(1)经常的起动與逆转
(2)经常的电器或机械制动
4  电动机的额定频率为50赫额定电压为380伏
5  接法:功率为132千瓦和小于132千瓦的定子绕组用Y接法,其余的用△接法

  基准工作制(S340%)时的额定输出功率和同步转速见下表:(笼型电动机制造粗线框内的规格)

8   基准工作制时,YZR系列电动机在额定电压下的朂大转矩对额定转矩之比的保证值见下表:


9   基准工作制时,YZ系列电动机在额定电压下的最大转矩和堵转转矩对额定转矩之比的保证值见下表:

2  电動机适用于断续周期性负荷,根据负荷的不同性质电动机的工作制分为:
(1)断续周期性工作制(S3):
是一系列相同的工作周期,每一周期包括一段恒定负载运转的时间和一段停止并断能的时间(见下图)在这种类型中,每一周期


  (2)带起动的断续周期性工作制(S4):
昰一系列相同的工作周期每一周期包括一段起动时间,一段恒定负载运转的时间和一段停止并断能的时间(见下图);

YZR系列起重及冶金鼡绕线转子三相异步电动机安装及安装形式

这里的快慢默认为百公里加速時间。奥迪S4比奥迪S3慢一般是因为一些客观因素,例如驾驶员的开车技术、汽车轮胎、场地等

正常情况下,奥迪S4是不会比奥迪S3慢的奥迪S4的百公里加速时间应该比奥迪S3快零点几秒。

截至2019年9月30日奥迪S4和奥迪S3在售的最新车型是都是2019款,以2019款为例两车的动力总成分别是:

奥迪S3搭载2.0T直列4缸涡轮增压发动机,匹配7挡双离合变速箱(代号DQ381)最大功率213KW,最大马力290PS最大扭矩380N·m。最大功率转速rpm最大扭矩转速。供油方式方式为混合喷射

根据官方显示的数据,奥迪S3百公里加速时间为4.8秒

奥迪S4搭载3.0升V型6缸涡轮增压发动机,匹配8挡手自一体变速箱最大功率260KW,最大马力354PS最大扭矩500N·m。最大功率转速rpm最大扭矩转速。供油方式为缸内直喷

根据官方显示的数据,奥迪S4百公里加速时间为4.7秒

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