现代控制理论与电机控制 刘北 070301071 电气工程及其自动化0703班 现代控制理论在电机控制中的具体应用： 自70年代异步电动机矢量变换控制方法提出，至今已获得了迅猛的发展。这种理论的主要思想是将异步电动机模拟成直流机，通过坐标变换的方法，分别控制励磁电流分量与转矩电流分量，从而获得与直流电动机一样良好的动态调速特性。这种控制方法现已较成熟，已经产品化，且产品质量较稳定。因为这种方法采用了坐标变换，所以对控制器的运算速度、处理能力等性能要求较高。近年来，围绕着矢量变换控制的缺陷，如系统结构复杂、非线性和电机参数变化影响系统性能等等问题，国内、外学者进行了大量的研究。伴随着推进矢量控制、直接转矩控制和无传感器控制技术进一步向前发展的是人工智能控制，这是电机现代控制技术的前沿性课题，已取得阶段性的研究成果，并正在逐步实用化。 矢量控制和直接转矩控制技术的一个新的发展方向是直接驱动技术，这种零方式消除了传统机械传动链带来的一系列不良影响，极大地提高了系统的快速响应能力和运动精度。但是，这种机械上的简化，导致了电机控制上的难度。为此，需要电机控制技术的进一步提高和创新。这正是电机现代控制技术有待深入研究和具有广阔开发前景的新领域。 电机的现代控制技术与先进制造装备息息相关，已在为先进制造技术的重要研究领域之一，国内很多学者和科技人员正在从事这方面的研究和开发。 一、三相感应电动机的矢量控制 1、 定、转子磁动势矢量 三相感应电动机是机电能量转换装置，这种的物理基础是电磁间的相互作用或者磁场能量的变化。因此，磁场是机电能量转换的媒介，是非常重要的物理量。为此，对各种电动机都要了解磁场在电动机空间内的分布情况。感应电动机内磁场是由定、转子三相绕组的磁动势产生的，首先要确定电动机内磁动势的分布情况。对定子三相绕组而言，当通以三相电流A i 、B i 、C i 时，分别产生沿着各自绕组轴线脉动的空间磁动势波，取其基波并记为A f 、B f 、C f ，显然它们都是空间矢量。对于分布和短矩绕组，定义正向电流产生的空间磁动势波基波的轴线为该相绕组的轴线，亦即A f 、B f 、C f 是以ABC 为轴线沿圆周正弦分布的空间矢量，各自的幅值是变化的，取决于相电流的瞬时值，即有
作业4 1、 一台3相反应式步进电动机，步距角θs=3°/1.5°,已知它的最大静转矩 Tmax=0.685N ·m ，转动部分的转动惯量J=1.725×10-5kg ·m 2，试求该电动机的自由振荡频率和周期。 ()()s f T Hz J T Z f mac r 005.02011120110725.1685.04021210050====??== -ππ 2、 简述步进电动机加减速控制的原理和编程方法。 原理：步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时，要经历升速、恒速和减速过程。当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时，可以用运行频率直接起动并以此频率运行，需要停止时，可从运行频率直接降到零速。当步进电机运行频率fb>fa （有载起动时的起动频率）时，若直接用fb 频率起动会造成步进电机失步甚至堵转。同样在fb 频率下突然停止时，由于惯性作用，步进电机会发生过冲，影响定位精度。如果非常缓慢的升降速，步进电机虽然不会产生失步和过冲现象，但影响了执行机构的工作效率。所以对步进电机加减速要保证在不失步和过冲前提下，用最快的速度（或最短的时间）移动到指定位置。 编程方法：对步进电机的正向走步控制，就是对通电状态计数器进行加一运算。而速度控制，则是通过不断改变定时器装载的初值来实现。整个应用软件由主程序和定时器中断服务程序构成。 3、 简述下图的原理和功能作用如图 控制信号高压控制 回路 低压控制 回路高压电源 低压电源 步进电动机M VT 1VT 1 电流检测
上图为高、低压切换型电源。步进电机的每一项控制绕组需要有两只功率元件串联，它们分别由高压和低压两种不同的电源供电。在通电起始阶段VT1、VT2同时导通，高压控制回路是高压供电，此时低压电源旁的二极管截止阻断低压电源，加速电流的上升速度，改善电流波形的前沿，提高转矩。高压供电停止VT1截止，低压电源旁的二极管导通低压电源供电，图右边的二极管构成续流回路。这种电源效率较高，启动和运行频率也比单一电压型电源要高，但需高、低压两种电源。
标准编号标准名称 GB12350-2009 电动机的安全要求 GB/T22670-2008 变频器供电三相笼型感应电动机试验方法 GB/T22672-2008 小功率同步电动机试验方法 GB/T23640-2009 往复式内燃机(RIC)驱动的交流发电机 GB/T22714-2008 交流低压电机成型绕组匝间绝缘试验规范 GB/T22715-2008 交流电机定子成型线圈耐冲击电压水平 GB/T22717-2008 电机磁极线圈及磁场绕组匝间绝缘试验规范 GB/T22718-2008 高压电机绝缘结构耐热性评定方法 GB/T22719.1-2008 交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘第1部分：试验方法GB/T22719.2-2008 交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘第2部分：试验限值 GB/T22720.1-2008 旋转电机电压型变频器供电的旋转电机Ⅰ型电气绝缘结构的鉴别和型式试验 GB10068-2008 轴中心高为56 mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值 GB10069.3-2008 旋转电机噪声测定方法及限值第3部分: 噪声限值GB755-2008 旋转电机定额和性能 GB/T7060-2008 船用旋转电机基本技术要求 GB/T12351-2008 热带型旋转电机环境技术要求 GB/T12665-2008 电机在一般环境条件下使用的湿热试验要求 GB/T2900.25-2008 电工术语旋转电机 GB/T13002-2008 旋转电机热保护 GB/T997-2008 旋转电机结构型式、安装型式及接线盒位置的分类（IM代码) JB/T10922-2008 高原铁路机车用旋转电机技术要求 JB/T2728.1-2008 电机用气体冷却器第1部分：一般规定 JB/T2728.2-2008 电机用气体冷却器第2部分：穿片式气体冷却器技术要求JB/T2728.3-2008 电机用气体冷却器第3部分：挤片式气体冷却器技术要求JB/T2728.4-2008 电机用气体冷却器第4部分：绕片式气体冷却器技术要求JB/T2728.5-2008 电机用气体冷却器第5部分：绕簧式气体冷却器技术要求JB/T8439-2008 使用于高海拔地区的高压交流电机防电晕技术要求 GB/T17948.6-2007 旋转电机绝缘结构功能性评定成型绕组试验规程绝缘结构热机械耐久性评定 GB/T17948.5-2007 旋转电机绝缘结构功能性评定成型绕组试验规程多因子功能性评定50MVA、15kV及以下电机绝缘结构热、电综合应力耐久性 GB/T21205-2007 旋转电机整修规范 GB/T21209-2007 变频器供电笼型感应电动机设计和性能导则
电机控制应用场景与发展趋势 电机控制是指，对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制，根据不同电机的类型及电机的使用场合有不同的要求及目的，对于电动机，通过电机控制，达到电机快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的目的。 行业发展到现在，要求把效率提得更高，这时候对马达的控制或驱动要求的精度就会高。据李志林介绍，原来我们很多家用产品，像空调、风扇或家里所有电器的风机，要么就是不用，要么就是全速运转，这种耗能驱动是粗放型的驱动。现在要求我们的控制要更精密，更节约能源，因为行业到了电机必须提升效率的转折点。 关于马达控制，目标就是提高效率。有了更优异的性能，在负载发生变化的时候，马达的响应提高了，能耗就能降下来。在便携式应用里，电池的使用寿命会更长，还会有更紧凑的外形设计和更少的能耗。 李志林表示，TI正尝试通过嵌入式智能技术控制功能来提高效率，有几种方法： 1、增加电机的控制算法。 2、采用数字速度及转矩控制环路，把原来粗放型控制的精度再提高。用智能模式还可以节约成本，加速产品上市的进程。 电机行业的趋势是无刷DC马达 谈及电机的技术趋势，李志林介绍到有刷DC马达是目前为止用的最好的电机，它的好处是控制起来非常简单，转子的转动惯量比较小。它将电刷固定在定子上，有两个探刷，让它接触转子上分成不同区域的转子上的线圈接线。这种架构有个不好的地方，它的电刷在每次换向的时候与转子换向器接触的时候会打滑，因为它有时候会绝缘，有时候会接触，会有火花。同时探刷与换向片会有摩擦，会有火花，所以有些应用是不能用的，它控制的精度比较有限。 而无刷的DC马达把永磁体在转子上，绕组在定子上，因此该电机没有电刷或转向器，这是目前应用最多，也是未来家电应用的趋势。 电机能源效率水平的提高对于能源节约、环境保护具有重要意义，各国纷纷制定了电机能效标准，并颁布法令强制执行。从长期发展趋势来看，低效、耗能的普通电机将逐步被环保、节能的高效电机所取代。 TI的电机发展方向 关于TI在电机方面未来的发展方向，李志林介绍会朝以下几个方向走： 1、嵌入式控制，比如无刷马达转的时候，我们会对转向，相位的侦测，有刷马达是通过探刷换相的，TRBC没有传感器，这时候侦测和控制功能都放在我们芯片内部。
三相异步电动机基本知识 1电机概述 电机的型式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，电机构造的一般原则是：用适当的有效材料（导磁和导电材料）构成能互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到转换能量形态的目的。 为了减少激磁电流和旋转磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，铁心有0.5mm厚的 硅钢片叠压而成。硅钢片绝缘层的作用？笼型转子结构简单、制造方便。对要求启动电流小、启动转矩大的电机，可以采用绕线式电机。 按电机功能来分，可分为： ①发电机——把机械能转换成电能； ②电动机——把电能转换成机械能； ③变压器、变频机、变流机、移相器——分别用于改变电压、频率、电流相位。 ④控制电机——作为控制系统中的元件。 又可按以下方法分类： 下面主要讲述高压中大型三相异步电机 S=ns-n/ns 2电机型号、结构及分类 2.1分类
a）按中心高分类 可分为微型电机、小型电机、中型电机、大型电机。一般来说，H80以下的称为 微型电机（也叫分马力电机，功率在1kW以下），H80?H315的称为小型电机，H355?H630的称为中型电机，H710?H1000的称为大型电机。 b）按防护等级分类 基本上可分为开启式、防护式和封闭式电机。开启式电机的常用结构是IP11，防护式电机的常用结构是和IP22、IP23,封闭式电机的常用结构是IP44和IP54。 IP是International Protection的意思，紧跟其后的第一个数字表示电机防护固体的能力（0-无防护；1-防护大于50mm的固体；2-防护大于12mm的固体；3-防护大于2.5mm 的固体；4-防护大于1mm的固体；5-防尘。），第二个数字表示电机防水的能力（0-无防护电机；1-防滴电机；2-15°防滴电机；3-防淋水电机；4-防溅水电机；5-防喷水电机；6-防海浪电机；7-防浸水电机；8-潜水电机）。 请参考标准GB4942.1-85《电机外壳防护分级》。 c）按安装方式分类 总体上可分为卧式电机和立式电机。 卧式电机的典型结构是IMB3，其余派生结构有IMB35、IMB5等。立式电机的典型结构是IMV1（把IMB5立起来装即可，轴伸朝下），其余派生结构有IMV15（把IMB35 立起来装即可，轴伸朝下）等。 IM 即International Mounting。 请参考标准GB997-2008《电机结构及安装型式代号》。（IEC60034-7:2001） 旋转电机的结构形式、安装形式及接线盒位置---IM代码。 结构形式：有关固定用构件、轴承装置和轴伸等电机部件的构成形式。 1根据负载类型选择不同的冷却方式
GB755-87旋转电机基本技术要求-hnxxsgx(1)
GB755-87旋转电机基本技术要求-hnxxsgx(1)
旋转电机基本技术要求GB 755-87 中华人民共和国国家标准 UDC 621.313 旋转电机 基本技术要求GB 755-87 General requirements for rotating electrical machines代替GB 755-81 本标准参照采用IEC34-1(1983)《旋转电机定额和性能》。 1适用范围 本标准适用于各种类型的旋转电机（以下简称电机），但控制电机及牵引电机除外。 各类型电机凡有本标准未规定的附加要求时，应在该类型电机的标准中作补充规定。 某些类型电机如在本标准的某些条文上有特殊要求时，应在该类型电机的产品标准中作特殊规定。
2术语定义 本标准所用的一般术语的定义按GB 2900.25《电工名词术语电机》的规定。 本标准专用的术语的定义如下： 2.1定额 由制造厂对符合指定条件的电机所规定的，并在铭牌上标明的电量和机械量的全部数值及其持续时间和顺序。 2.2定额值 定额中的某一量值。 2.3额定输出功率 定额中的输出功率值。 2.4负载 表示电机在某一瞬间供给一个电路或一台机械所需要的电量或机械量的全部数值。 2.5空载（运行） 电机处于无功率输出的旋转状态（他均处于其正常运行条件）。 2.6满载 对电机在额定输出运行时所规定的负载的最大值。 2.7满载功率
对电机在额定输出运行时所规定的功率最大值。 注：这一概念也适用于转矩、电流和转速等。2.8断能停转 切断全部电能或机械能的输入，并完全停止运动。 2.9工作制 电机承受负载情况的说明，包括起动、电制动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序。 2.10工作制类型 在规定持续时间内由一种或多种恒定负载所组成的连续、短时或周期工作制；或者是负载和转速通常在允许运行范围内变化的非周期工作制。 2.11热稳定 电机发热部件的温升在一小时内的变化不超过2k的状态。 2.12负载持续率 负载时间（包括起动和电制动）与工作周期的持续时间之比，以百分数表示。 2.13堵转转矩 电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时测得的最小转矩。
同步磁阻电机及其控制技术的发展和应用 摘要：本文简单介绍了同步磁阻电机(SynRM)的运行原理。追溯同步磁阻电机的发展历史，总结了同步磁阻电机的结构和运行特点。根据同步磁阻电机的特点结合目前国内外研究现状讨论了同步磁阻电机现有的几种高性能控制方法。最后根据同步磁阻电机当前的研究进展结合其取得的优越性能介绍了其在电动汽车和高速发电等领域的应用。 关键词:同步磁阻电机 1同步磁阻电机的原理 SynRM 运行原理与传统的交、直流电动机有着根本的区别，它不像传统电动机那样依靠定、转子绕组电流产生磁场相互作用形成转矩，而遵循磁通总是沿着磁阻最小路径闭合的原理，通过转子在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩。 SynRM 在dq 轴系下的电压、磁链、电磁转矩和机械运动方程为： 电压方程： (1)磁链方程： (2) 电磁转矩方程： (3) Ld、Lq为绕组d、q轴电感；Rs为定子绕组相电阻；ωr为转子电角速度；ψd、ψq为定子d、q 轴磁链，p n为电机极对数；β为电流综合矢量与d轴之间的夹角[1]。 2同步磁阻电机的发展历史 早在二十世纪二十年代Kostko J K等人提出了反应式同步电机理论[2]，M．Doherty 和Nickle 教授提出磁阻电机的概念，此后国外关于许多专家和学者对同步磁阻电机的的能、转子结构和控制方法进行较深入研究。早期的同步磁阻电机由一个无绕组凸级转子和一个与异步电机类似的定子组成。在转子轭q轴方向加上两道气隙, 以增加q 轴磁阻。利用d -q 轴的磁阻差来产生磁阻转矩。转子周边插上鼠笼条以产生异步起动转矩。然而, 由于该异步转
矩的作用, 又将引起转子震荡而难以保证电机正常运行。六十年代初, 出现了第二代同步磁阻电机它利用块状转子结构来增加d-q 轴磁阻差, 同时不用鼠笼条来起动转矩, 而直接靠逆变器变频来起动, 从而减轻了转子震荡现象[3]。然而, 为产生足够的磁阻转矩, 需要定子侧有较大的励磁电流, 致使该电机功率因素和效率都很低, 从而影响了该种电机的推广使用。为尽可能增大d-q 轴磁阻差, 同时减小励磁电流, 增大功率因素, 在七十年代初期产生了第三代同步磁阻电机, 采用轴向多层迭片结构, 以获得最大的d 轴电感和最小q 轴电感, 而得到最大磁阻转矩[4]。采用该转子结构后, d-q 轴电感之比可以达到20, 其输出功率可以达到同尺寸大小的异步电机输出功率。1991 年美国威斯康星大学T.A.Lipo教授对同步磁阻电机的转子结构进行进一步优化，发表文章提出SynRM 在交流调速驱动系统中替代异步电动机的可能性的问题[5,6]。1993 年英国的https://www.doczj.com/doc/091042222.html,ler 教授指导的课题组对SynRM 不同转子结构的磁路进行了分析和研究，试图寻找更优化的转子结构提高电机的凸极率，并重点对轴向叠片转子结构SynRM 转子叠片层数、绝缘占有率进行了优化，得到优化后的样机在最大转矩电流比控制时功率因数为0.7 左右[7,8]。文献[9]对冲片叠压式SynRM 转子空气层做了较为深入的分析，通过有限元和仿真实验设计优化了转子结构，主要分析了转子空气层含有率、位置、个数，转子气隙以及电机饱和对电机电磁参数的影响，指出了空气层含有率、转子气隙、电机饱和对电机性能影响较大，同时优化后的样机其功率因数为0.72，对SynRM的电磁设计与分析具有很好的参考价值。文献[10]对冲片叠压式SynRM 三种转子结构的磁场分布进行了分析和比较，指出转子空气层之间的连接处将会给d 轴磁通提供较小磁阻磁路，去掉转子空气层之间的连接处将明显提高电机的功率因数。文献[11,12]提出了采用有限元和罚函数法，通过比较冲片叠压式SynRM 凸极率和交、直轴电感差值，自动ACAD 绘图、剖分和数据存储来快速优化转子结构提高电机力能指标的方法。 我国对SynRM 的研究起步较晚。1994 年，华中科技大学辜承林教授指导的课题组设计制作出国内第一台两极的ALA 转子样机，其样机的凸极率和功率因数分别达到了11和0.85 左右，但其结构加工较复杂[13-17]。文献[18]根据能量平衡的观点，以异步电机为参照，分析了SynRM交、直轴电感以及凸极率对电机性能的影响，并指出对于确定的凸极率理论上有最大的功率因数与之对应，反之对于确定的功率因数理论上有最小的凸极率与之对应。在SynRM 设计时凸极率应根据电机的过载能力和功率因数的要求而正确选择，单纯追求增大凸极率是不适当的。指出在电机应用中，功率因数小于0.85且容量较小时，SynRM 可与异步电机匹敌。文献[19]介绍了SynRM 的结构及仿真设计。电机转子采用栅格叠片结构，驱动控制器采用电流矢量控制方式，指出SynRM 与感应电动机相比，具有效率高、功率密度大等优点；与永磁同步电动机相比，在同等功率条件下大大降低了电机的成本，同时拓宽了电机的使用范围，提高了电机运行的可靠性。 2011年ABB公司在同步磁阻电机转子设计方面取得突破性进展，如今已经有了应用于工业应用中的商业化产品。 3同步磁阻电机的性能特点 3.1相比于传统电机的优点 与传统直流电动机相比，SynRM 没有电刷和滑环，维修简单方便。与异步机相比，SynRM 转子上没有绕组，则没有转子铜耗，基本上不存在转子发热问题，提高了电机的运行效率和安全性，另外由于转子上没有阻尼绕组电机响应不受转子时间常数的限制，动态响应速度快。与开关磁阻电机相比，SynRM可以做到转子表面光滑、磁阻变化较为连续，避免了开关磁阻电机运行时转矩脉动和噪声大的问题。由于磁阻正弦变化使得矢量控制能够被用于同步磁阻电机以便于取得很好的控制性能。与永磁同步电机相比，SynRM 转子上没有
解析DSP在电机控制系统中的应用 发表时间：2018-09-10T16:59:49.327Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：卢曙兵1 陈洁平2 [导读] 摘要：电机控制系统广泛地应用于机械、冶金、军工等行业，近年来，随着微电子技术的发展，微机和数字控制处理芯片的运算能力以及可靠性大幅度提高，控制系统逐渐发展为以单片机为核心的全数字化控制系统。 1.身份证号码：4210231984060XXXX 510760； 2.身份证号码44023319870614XXXX 510760 摘要：电机控制系统广泛地应用于机械、冶金、军工等行业，近年来，随着微电子技术的发展，微机和数字控制处理芯片的运算能力以及可靠性大幅度提高，控制系统逐渐发展为以单片机为核心的全数字化控制系统。数字信号处理器（DSP）芯片的交流电机控制系统比较复杂，存储数据量大，实时处理能力强。因而在电机控制系统中得到了较为广泛的应用。 关键词：DSP；电机控制系统；应用 1.DSP的工作原理及特点 DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片，其有着强大的数据处理能力和高运行速度。 2.电机DSP控制系统的优越性 2.1 DSP采用哈佛结构或者是改进的哈佛结构，使数据和程序相互独立的总线结构提高了计算能力。因此可以实现比较复杂的控制规律，如智能控制、优化控制等，将现代算法和控制理论的应用得以体现。 2.2简化了电机控制器的硬件设计难度，降低了整体的重量，缩小了体积，降低了能耗。 2.3 DSP芯片内部设计，在一定程度上为元器件的可靠性和稳定性提供了保证，从而会使整个系统的可靠性得到提高。 2.4通过DSP控制系统，使得软件的灵活性和硬件的统一性得到了有机的结合，DSP电机控制电路可以统一，如DSP控制三相逆变器驱动相应的感应电机、无刷直流电机、永磁同步电机或用改进后的逆变器驱动直流电机等，它们的硬件电路的结构大致相同，我们只需要针对不同的电机，编写和设计出不同的控制规律即可，进而使得系统的灵活性大大提高。 3.基于DSP的电机控制方式 3.1单DSP系统 目前利用DSP来实现复杂控制算法的应用很多。如无速度传感器的矢量控制、直接转矩控制等。它采用基于DSP的矢量控制方法来控制交流异步电机。其原理是利用坐标变换将电机的三相坐标等效为两相系统，经过按转子磁场定向的旋转变换实现对定子电流励磁分量与转矩分量之间的解藕，达到分别控制交流电机磁链和电流的目的。系统充分利用了DSP的高速运算能力和丰富的外设资源，实验结果表明系统精度高，动态响应快。 3.2双DSP系统 双PWM控制系统分别对整流和逆变器采用PWM控制，但电机采用的是恒压频比控制，可进一步改进。其一用于控制整流逆变器，另一个采用直接转矩的方法控制电机将有更快的响应速度，更高的精度。二者之间可以SCI通讯端口连接。这样减小了谐波污染，提高了变频器的控制性能。 1.3 DSP与PC组合系统 双DSP控制的双PWM控制系统是以光盘机高速数字伺服控制应用为目标的通用系统。DSP作为系统的快速处理的执行者，以尽量快的速度完成算法的实现。它由PC、高性能DSP、64K字的程序存储器和64K字的数据存储器组成。采用共享存储器的方式构成PC-DSP多处理器系统。系统不仅提供了一个完整的硬件环境，以实时运行一个真正的数字控制，而且实现各种先进的控制规律，如在设计控制器由于系统的高速数字控制能力，通过S域的变换，模拟控制器也能在其上应用、重构和评价。 4.DSP在电机控制系统中的具体应用 4.1基于DSP的电机控制系统串行通信设计 在电机控制系统中。通过上位机客户端设置电机的运行参数，并且被控电机将各种运行状态信息实时地传给远程控制端客户。采用串行通信设计的电机控制系统连线少，成本低，简单可靠，得到广泛应用。韩芝侠等分析数字信号处理芯片TMS320LF2407A DSP串行外设接口SPI和串行通信接口SCI模块。他们通过SCI串行通讯接口连接DSP控制器与PC机，控制人员使用数码显示驱动电路确定电机的转速、温度等信息，利用SPI同步串行口来实现了DSP与外围设备的通信。该电机控制系统，系统软件及通讯协议设计通过初始化设置所需操作参数，设置发送和接收波特率及中断方式等。 4.2基于DSP的多电机控制系统 在生产和制造过程中经常会遇到多电机控制问题，采用“一对一”方式的DSP控制器、逆变器和电机的方式增加了系统成本和复杂性，降低了系统的稳定性和可靠性。贺洪江等针对这一问题，提出一种基于DSP的多电机控制系统的设计，通过SVPWM方法实现对2台电机的变频调速控制，使用1片DSP芯片实现了对2台异步电机的控制，并给出了系统主要硬件电路和软件的实现方法。该系统以DSP芯片为核心，通过外部电路协调控制2台电机。电压、电流及电机转速信号经DSP通过调速控制算法转变为控制信号，传送至逆变器控制电机转速，实现了对两台电机的启动/停止、转向和调速等控制，也能实现过流保护、过压保护、欠压保护等功能。此外，该设计方案的控制系统降低了硬件成本，显著提高了系统的可靠性，具有良好的使用价值与应用前景。 4.3基于DSP的平面电机控制系统设计 平面电机由一个齿状结构的定子和一个带位置传感器的动子组成，具有结构简单、速度高、稳定性强、控制精度高等特点，还有偏航控制、自动校正、误差补偿、停滞检测等独特功能。李晓飞等设计了基于DSP的平面电机控制系统。其控制系统由平面电机、控制器模块、位置反馈模块、电源模块、驱动模块以及人机交互界面组成，采用高集成度的运动卡实现平面电机三自由度同步控制，完成采集电流信号、AD校正参考电压、位置信号、输出PMW信号、数字滤波、位置伺候控制等。该系统的控制软件由DSP实现，具备远点归位、主轴控制、状态管理、状态采集等功能。平面电机易以Y轴点对点方式运动进行精度测试，系统运行稳定，达到系统各项指标。该设计系统采用一
电机在生活中的应用 及发展趋势 姓名：张亚超 学号： 班级： 专业：机械设计与制造 日期：2012年12月27日 摘要
电机（Electric machine ），是机械能与电能之间转换装置的统称。转换是双向的，大部分应用的是电磁感应原理。由机械能转换成电能的电机，通常称做“发电机”；把电能转换成机械能的电机，被称做“电动机”。其余的还有其他的新型电机出现，比如超声波电机（应用压电效应），就不用电磁感应原理。电机在生活中的应用非常广泛，在家庭中一般属于驱动型电机。驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。家用电动机主要是小功率电机，家庭中凡有转动件的，都是由电机来驱动的，如：空调室内机风扇电机、室外风扇电机、空气压缩机、室内机转页电机等。家用电器的性能与所匹配的小功率电机有着直接的关系，电机的效率、功率因数、调速范围及噪声与家电的节能环保；有着密切的关系。 关键词：电机生活应用错误!未找到引用源。 目录 弓丨言 (5) 一、常见电机的分类 (5) (1)单相感应电机 (5) (2)单相变极感应电机 (5) (3)无刷电机 (6)
(4)三相感应调频电机 (6) (5)开头磁阻电机 (6) (6)永磁同步水泵电机 (6) 二、常见家电用的电机 (7) (1).家用空调器用电机 (7) (2).空调机风扇用电机 (7) (3).电冰箱用电机 (8) (4).压缩机用电机 (8) (5).蒸发器风机用电机 (9) (6).化霜定时用电机 (9) (7) ................................................................................................................ .电动风门用电机. (9) (8).洗衣机用电机 (9) 8.1波轮式双桶洗衣机用电机 (9) 8.2全自动波轮洗衣机用电机 (10) 8.3全自动滚筒式洗衣机 (10) (9).电风扇用电机 (10) (10).微波炉用电机 (11) (11).吸尘器用电机 (12)
电机的分类和应用 众所周知，电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。但电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，咋看下好像选型非常复杂，因此为了人们根据旋转电机的用途，进行了基本的分类。下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机。 控制电机 控制电机主要是应用在精确的转速、位置控制上，在控制系统中作为“执行机构”。可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。 1. 伺服电机 伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。一般地，伺服电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;转矩能通过控制器输出的电流 进行控制;电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。
伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。 2. 步进电机 所谓步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构;更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的;同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。目前，比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。
GB15703-1995隔爆型电机基本技术要求 1 主题内容与适用范围 本标准规定了隔爆型电机型式和分类、技术要求、检验规则以及标志的要求。 本标准适用于各种用途的隔爆型电机。各种用途的隔爆型电机如有本标准未规定的附加要求时，应在该种电机的标准中作补充规定。 某些用途的隔爆型电机，如对本标准的条款有特殊要求时，应在该种电机的标准中作特殊规定。 本标准未作规定者应符合GB3836.2和GB755的规定。 2 引用标准 GB3836.1 爆炸性气体环境用防爆电气设备通用要求 GB3836.2 爆炸性气体环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d” GB3836.3 爆炸性气体环境用防爆电气设备增安型电气设备“e” GB755—87 旋转电机基本技术要求 GB4942.1—85 电机外壳防护分级 GB531—83 橡胶邵尔式A型硬度试验方法 GB1410—89 固体电工绝缘材料绝缘电阻体积电阻系数和表面电阻系数的试验方法GB2423.4—81 电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法 GB 12351—90 热带型旋转电机环境技术要求 GB 11020—89 测定固体电气绝缘材料暴露在引燃源后燃烧性能的试验方法 GB 2900.25—82 电工名词术语电机 GB 2900.35—83 电工名词术语爆炸性环境用防爆电气设备 3 型式和分类 3．1 隔爆型电机类别、级别及温度组别 3．1．1 隔爆电机分为Ⅰ类和Ⅱ类 a．Ⅰ类：煤矿用电机； b．Ⅱ类：工厂用电机。 3．1．2 隔爆型电机的级别，对Ⅱ类隔爆型电机按其适用于爆炸气体混合物最大试验安全间隙分为A、B、C三级。 3．1．3 隔爆型电机的温度组别是根据电机允许最高表面温度而分组的。 a．Ⅰ类电机表面可能堆积粉尘时，允许最高表面温度为150℃；不会堆积或采取措施可防止堆积粉尘时，则允许最高表面温度为450℃。 b．Ⅱ类电机按其最高表面温度分为T1~T6六组，其各组允许最高表面温度见表1。 表1
电机的控制启动在实际工作中的应用 电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。在现代的工业生产中，特别是在大型化工企业生产过程中电动机是电气设备中最为重要的设备之一。通过设计改造，改进了工作方法，使它的操作简单化、合理化，操作更方便，同时也节省了设备的空间，减少人力资源的浪费，节约了大量电气设备材料。 标签：电机；控制；启动；节省；保护 0 引言 随着现代工业的发展，特别是现代大型化工企业的大量装置都采用了交流电动机作为工艺流程的动力源。全世界电能的一半以上都由电动机消耗，工业国家达到70%以上，同时我国也达到了60%以上，可见电机应用的广泛。所以如何使用好、控制好、维护好生产中的交流电动机是我们在日常工作中最为重要的任务之一。尤其在工业生产中，电机的现场启动与电源的配出有很远的距离，但是，为了生产的需要，通常将启动按钮放到电机的旁边，以便生产中方便使用。右侧为控制原理图。（图1） 1 概况 装置新安装了一台21PM123泵用于抽U21装置污油，电机容量为30kW，用于取代旧泵电机容量为5.5kW。新泵已通过验收合格并交付使用，但在运行过程中经常出现抽真空现象，导致油泵不上量，工艺需要停新泵转旧泵才能解决此问题，但旧泵已拆，抽屉柜位置已被21PM114占用，想用时必须先拆21PM114动力线和控制线，再恢复21PM123電机动力线和控制线。由于21PM114和21PM123两台电机的容量不同（21PM114为7.5kW，旧21PM123为5.5kW），21PM114热元件整定值比原来的21PM123的热元件整定值大。运行21PM123后，发生过载时容易烧毁21PM123电机。另外一个问题是工艺想转旧21PM123时，操作人员必须到变电所填写停电票，变电所人员才能将21PM114柜内的动力线和控制线拆下，接上旧21PM123的动力线、控制线。针对这个问题，设计了一个两台电机暂时公用一个抽屉柜，现场公共用一个操作柱来对两台电机进行启动控制，且不许同时运行。从而满足了工艺的生产要求，也保证了21PM123的安全运行。 2 21PM123原理介绍 一次接线图中，断路器QF关闭，现在只需要交流接触器线圈吸合时，主触点导通，电机就可以得到380V电压，导通运行。 外部接线图中的SB1为停止按钮，SB2为起动按钮，当SB2接通时候，中
作业2 1、简述永磁同步伺服电动机和无刷直流电动机的区别？ 无刷直流电动机通常情况下转子磁极采用瓦形磁钢，经过磁路设计，可以获得梯形波的气隙磁密，定子绕组多采用集中整距绕组，因此感应反电动势也是梯形波的。无刷直流电动机的控制需要位置信息反馈，必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术，构成自控式的调速系统。控制时各相电流也尽量控制成方波，逆变器输出电压按照有刷直流电动机PWM的方法进行控制即可。本质上，无刷直流电动机也是一种永磁同步伺服电动机，调速实际也属于变压变频调速范畴。通常说的永磁同步伺服电动机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也应为正弦波，一般靠交流变压变频器提供。永磁同步电动机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制的先进控制策略。 2、画图说明永磁同步伺服电动机与电励磁同步电动机功角特性的不同，为什么？ 如图1所示，曲线1为由永磁气隙磁场与定子电枢反应磁场相互作用产生的基本电磁转矩，也即永磁转矩；曲线2为由于电动机d轴、q轴不对称而产生的磁阻转矩；曲线3为曲线1和曲线2的合成。由于永磁同步伺服电动机直轴同步电抗Xd一般小于交轴同步电抗Xq，磁阻转矩为一负正弦函数，因而功角特性曲线上转矩最大值所对应的功率角大于90°，而不像电励磁同步电动机那样小于90°，这是永磁同步伺服电动机一个值得注意的特点。 3、说明三相永磁同步伺服电动机闭环控制的原理，说明与常规的速度控制的差异。 根据三相永磁同步伺服电动机的矢量控制方程式，我们根据传递函数，分别构造出位置闭环、速度闭环和电流闭环的PID控制策略，但是，作为一个全面和完整的三相永磁同步伺服电动机的矢量控制还应当包括下列测量和控制单元，以及相关的SVPWM空间矢量控制方法，
同步磁阻电机及其控制技术的发展和应用 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
同步磁阻电机及其控制技术的发展和应用 摘要：本文简单介绍了同步磁阻电机(SynRM)的运行原理。追溯同步磁阻电机的发展历史，总结了同步磁阻电机的结构和运行特点。根据同步磁阻电机的特点结合目前国内外研究现状讨论了同步磁阻电机现有的几种高性能控制方法。最后根据同步磁阻电机当前的研究进展结合其取得的优越性能介绍了其在电动汽车和高速发电等领域的应用。 关键词:同步磁阻电机 1同步磁阻电机的原理 SynRM 运行原理与传统的交、直流电动机有着根本的区别，它不像传统电动机那样依靠定、转子绕组电流产生磁场相互作用形成转矩，而遵循磁通总是沿着磁阻最小路径闭合的原理，通过转子在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩。 SynRM 在 dq 轴系下的电压、磁链、电磁转矩和机械运动方程为： 电压方程： (1) 磁链方程： (2) 电磁转矩方程： (3) Ld、Lq为绕组d、q轴电感；Rs为定子绕组相电阻；ωr为转子电角速度；ψd、ψq 为定子 d、q 轴磁链，p n为电机极对数；β为电流综合矢量与d轴之间的夹角[1]。 2同步磁阻电机的发展历史 早在二十世纪二十年代Kostko J K等人提出了反应式同步电机理论[2]，M．Doherty 和 Nickle 教授提出磁阻电机的概念，此后国外关于许多专家和学者对同步磁阻电机的的能、转子结构和控制方法进行较深入研究。早期的同步磁阻电机由一个无绕组凸级转子和一个与异步电机类似的定子组成。在转子轭q轴方向加上两道气隙, 以增加q 轴磁阻。
PLC控制电机同步技术及其应用研究 发表时间：2017-09-06T10:39:39.807Z 来源：《电力设备》2017年第14期作者：王亮[导读] 摘要：电机作为自动控制系统中的重要执行部件，负责将自动控制系统长度信号转换为直线形式的位移、角位移以及角速度或者速度改变量等参数再进行输出。 （山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司山东 271104）摘要：电机作为自动控制系统中的重要执行部件，负责将自动控制系统长度信号转换为直线形式的位移、角位移以及角速度或者速度改变量等参数再进行输出。将PLC应用于电机同步控制技术中，极大的提高了电机的运行效率，提高了对电机的控制质量和效果，使生产效率显著提高。本文就PLC控制电机同步技术及其应用进行了详细的讨论。 关键词：PLC控制电机；同步技术；应用研究 一、控制方案分析 1.控制方案设计 首先进行直接输入，将原始的指令以及通信链接直接输入到可编程逻辑控制系统中，通过可编程逻辑控制器对信息以及数据进行计算，计算完成以后，通过连接将其传送至服务器当中，控制器将可编程逻辑运算器得到的计算结果传入电机中，这时电机得到的结果是与电机计算结果相同的运转状态。电机通过速度反馈设备将转弯信息传送到控制设备，构成了电机闭环控制系统，实现了稳定的控制操作。 2.控制过程 控制系统内部，触摸屏是实现信息与命令输入和结果反馈的最直接的设备，可以用于信息的显示，在触摸屏上部设置一个输入框，用于数字的输入，地址应该是可编程逻辑控制系统的数据信息存储设备，将指示灯布置在触摸屏上，则其地址为可编程逻辑控制系统的中间继电设备，全部触摸屏中的输入数据都来源于可编程逻辑控制系统，其中，输入的模拟量数值范围为0伏-10伏之间，整形数据为0-32000，电机的输入数值范围约为0-10伏，转速为0-6500RPM，可编程逻辑控制器不同，其输入的数据也有所区别，其对应数据有不尽相同。 通常来说，可编程逻辑控制器输出的数据和电机的转动速度呈线性关系，通过计算发现，当电机的实际转速为Z，整形数据为Y时，则二者之间的关系为Z=5117Y+152.输出数据可以对电机转速进行线形转换，将运算数在传输到模拟量的端口完成转换，要保证输出口不接收双字数据。 3.控制方案分析 在所应用的控制系统中，各个电机的复杂有所区别，所以应该依据实际的速度值进行详细的计算。在闭环控制系统中，当上位机发出指令以后，依据电机轴上部的负载河道去半径大小，进而计算转速，依据转速的计算公式，实现输出频率之间的有效变换。在满足一台电机同步的同时，还可以满足两台电机的同步，当多台电机同步运行时，每一台都需要具备相应的控制系统，来对速度进行及时的反应。经过试验发现，可编程逻辑控制器可以很好的实现电机同步，操作简单便捷，稳定性和可靠性强，控制精度高，由于其他控制手段，误差较小，可以将其控制在百分之零点五左右。 二、PLC控制程序 可编程逻辑控制其可以通过对梯形图、功能模块以及语句等表达方式的合理利用，开始先控制目的。欧姆龙公司具有很多PLC控制模块，通过对这类模块的合理利用，组合成了一个高效、标准的功能单元，这一标准处理功能是已经设置完成的，但是没有实际的地质，只存在一系列的变量，应用者可以在变量当中进行地质和常数的设置。 三、PLC控制电机同步技术的应用 随着电子信息技术以及自动化技术的不断更新，人们对系统控制的要求不断提高。可编程逻辑控制器基于其较多的优势被广泛的应用于人们的生产和生活当中，作用于各个方面。在工业领域当中，PLC被应用于生产线的自动运行管控、自动化管控以及进料系统的管控等。在机床的进料系统中，必须保证良好的同步性，同步作用的精度与产品的质量密切相关，技术人员曾经通过很多方法的尝试，力图实现电机控制的同步性，但是效果并不理想，PLC系统应用以后，实现了电机同步控制，为系统的发展提供了方向。为工业化领域技术进步提供了前提和保障。另外，可编程逻辑控制系统对电机的同步化控制，使人们的生活发生了较大的变化，人们生活中较为常见的电梯以及自动电气设备、空调的自动化控制都是通过PLC来完成的。 四、PLC控制电机同步技术实验实验方案和过程 1.控制系统的硬件选择 为了能够详细说明PLC控制电机同步技术，需要选择合适的PLC和伺服电机。首先我们选择合适的PLC，因为在研究中PLC要与伺服电机进行配合实现不同状态下的运动速度控制，所以在必须PLC内设定一定的程序。在本次的研究中，伺服电机的运动并不复杂，对输入、输出点数量要求不高，程序量也不大，所以选用西门子57系列PLC就可以满足这样的要求，本次研究选择57-200CPU224XPCN型PLC。这个型号的PLC不仅满足我们所要求的，而且还具有一个模拟量输人点和模拟量输出点，我们可以利用他们进行模拟控制研究的伺服电机的需要。其次，我们选择合适的伺服电机：伺服电机的选择主要考虑伺服电机的电动机类型，电压、电流值，以及有没有定位转矩，从而确定我们所选择的电机类型。 2.控制方案的设计 具体的控制方案如图1所示，触摸屏是输人口，最初的指令信息要从触摸屏输人，通过通信总线传送到PLC，通过PLC进行逻辑运算后，PLC输出运算结果，并通过总线输送到伺服电机的伺服控制器中，伺服电机控制再次经过内部运算，得到结果后输人到伺服电机中，使伺服电机达到相应的转速，与此同时，伺服电机通过测速的元件将电机现行的转速信息反馈给伺服控制器，这样就形成了伺服电机的闭环控制系统，达到了转速稳定的效果。