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电动自行车调速系统设计

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目录

第一章引言 (1)

第二章系统要求 (2)

第三章总体规划 (4)

第四章电路设计 (5)

第五章主要器件性能及原理 (10)

5、1 MCS-51单片机内部结构 (10)

5、2A/D转换芯片 (13)

5、3永磁无刷直流电动机 (14)

5、4三端式稳压器78L05 (17)

5、5 集成转速传感器KMI15-1 (21)

5、6 译码器 (25)

5.7 电动自行车的核心蓄电池 (29)

5.8控制器与保护功能 (30)

第六章电动自行车的维修和保养 (33)

第七章结束语 (34)

第八章致谢 (35)

参考文献 (36)

摘要

单片机控制的永磁无刷直流电动机调速系统适用于电动自行车等小功率的工作情况。并能将多余的电能回溃。该系统具有调速性能好、功率因数高、节能、体积小、重量轻等优点。

本文从系统要求分析入手,将整个系统分成四个部分,分析和讨论了各个部分的电路原理、控制策略、实现方法。详细讨论了系统的各种工况及信号的传递情况,并得到了系统各个部分在不同工况的工作状态。系统各部分的控制电路基于Intel公司的控制芯片8051单片机。根据永磁无刷直流电动机的特性实施脉宽PWM控制,并通过转速传感器测量转速通过八段数码管动态显示转速,通过软硬件的配合,实现了整个系统的设计要求。本文主要是让更多的人正确的认识电动自行车和对电动自行车的主要器件的保养,便与延长电动自行车的寿命。

关键词:单片机、脉宽调速系统PWM、永磁无刷直流电动机、八段数码管动态显示、转速传感器,蓄电池

Abstract

SCM control of permanent magnet brushless DC motor speed control system applicable to electric bicycles, and other low-power work. Redundant power and can return to collapse. The system has good speed performance, high power factor, energy saving, small size, light weight, and other advantages.

This paper analyzes the requirements from the system, the whole system will be divided into four parts, analysis and discussion of the various parts of the circuit of the control strategy, implementation method. Discussed in detail the status of the various systems and signal transduction, and have the system in different parts of the state the status of the work. Part of the system control circuit based on Intel's 8051 chip microcontroller. According to the permanent magnet brushless DC motor control of the PWM pulse width, speed sensor and passed through eighth speed digital dynamic display of speed, through hardware and software support, for the entire system design requirements. This paper is designed to allow more people to the correct understanding of electric bicycles, and electric bicycles on the main device maintenance, and would extend the life of electric bicycles.

Key words: SCM, PWM pulse speed control system, permanent magnet brushless DC motor, the eighth of digital dynamic display, speed sensor, battery

第一章引言

电动车的发展史比燃油汽车更长,世界上第一辆机动车就是电动车。后来,由于燃油汽车技术的迅速发展,而电动车在能源技术和行驶里程的研制上长期未能取得突破,从20世纪20年代初至60年代末,电动车的发展进入了一个沉寂期。进入70年代以来,由于中东石油危机的爆发以及人类对自然环境的日益关注,电动车才再度成为技术发展的热点。

近几十年来,主要工业化国家为电动车的开发投入了大量的人力和财力,电动车的各项相关技术也取得了重大的进展。尽管电动车在能源和行驶里程的研制方面,至今尚未取得突破性的进展,但是电动车的美好前景仍然激励着人们锲而不舍地开发新型电动车,改善其性能

处于世纪之交的今天,能源和环境对人类的压力越来越大,要求尽快改善人类生存环境的呼声越来越高。为了适应这个发展趋势,世界各国的政府、学术界、工业界正在加大对电动车开发的投资力度,加快电动车的商品化步伐。虽然目前电动车在能源和行驶里程方面还未能尽如人意,但已足以满足人们的基本需要。从技术发展的角度来看,在走过了漫长而艰难的发展历程之后,电动车正面临着重大的技术突破,有望成为21世纪的重要交通工具。

现代电动车是融合了电力、电子、机械控制、材料科学以及化工技术等多种高新技术的综合产品。整体的运行性能、经济性等首先取决于电池系统和电机驱动控制系统。电动车的电机驱动系统一般由4个主要部分组成,即控制器、功率变换器、电动机及传感器。目前电动车中使用的电动机一般有直流电动机、感应电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷电动机等。

第二章系统要求

2. 1 电动车对电动机的基本要求

电动车的运行,与一般的工业应用不同,非常复杂。因此,对驱动系统的要求是很高的。

2.1.1 电动车用电动机应具有瞬时功率大,过载能力强、过载系数应为(3~4),加速性能好,使用寿命长的特点。

2.1.2 电动车用电动机应具有宽广的调速范围,包括恒转矩区和恒功率区。在恒转矩区,要求低速运行时具有大转矩,以满足起动和爬坡的要求;在恒功率区,要求低转矩时具有高的速度,以满足车在平坦的路面能够高速行驶的要求。

2.1.3 电动车用电动机应能够在车减速时实现再生制动,将能量回收并反馈回蓄电池,使得电汽车具有最佳能量的利用率,这在内燃机的摩托车上是不能实现的。

2.1.4 电动车用电动机应在整个运行范围内,具有高的效率,以提高1次充电的续驶里程。

另外还要求电动车用电动机可靠性好,能够在较恶劣的环境下长期工作,结构简单适应大批量生产,运行时噪声低,使用维修方便,价格便宜等。

2.2 鉴于电动车对电动机的基本要求采用永磁无刷直流电动机。

2.2.1永磁无刷直流电动机的基本性能。

永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的外特性而没有刷组成的机械接触结构。加之,它采用永磁体转子,没有励磁损耗:发热的电枢绕组又装在外面的定子上,散热容易,因此,永磁无刷直流电动机没有换向火花,没有无线电干扰,寿命长,运行可靠,维修简便。此外,它的转速不受机械换向的限制,如果采用空气轴承或磁悬浮轴承,可以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率,在电动车中有着很好的应用前景。2.2.2 永磁无刷直流电动机的控制系统。

典型的永磁无刷直流电动机是一种准解耦矢量控制系统,由于永磁体只能产生固定幅值磁场,因而永磁无刷直流电动机系统非常适合于运行在恒转矩区域,一般采用电流滞环控制或电流反馈型SPWM法来完成。为进一步扩充转速,永磁无刷直流电动机也可以采用弱磁控制。弱磁控制的实质是使相电流相位角超前,提供直轴去磁磁势来削弱定子绕组中的磁链。

2.2.3永磁无刷直流电动机的不足。

永磁无刷直流电动机受到永磁材料工艺的影响和限制,使得永磁无刷直流电动机的功率范围较小,最大功率仅几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时

第三章总体规划

对于电动自行车控制系统设计主要有三个方面:一、控制电路的设计;二、传感器选择以及安放设计;三、显示电路的设计;四、程序设计。从总的方面来考虑,传感器的使用应该尽量减少单片机的信号处理量,但是又必须能使车行驶自如。控制电路要根据选用的电机和传感器来设计,主要考虑稳定性,抗干扰性。控制核心采用51单片机,控制系统与电路用光耦完全隔离以避免干扰。控制上采用分时复用技术,仅用一块单片机就实现了信号采集,电机控制和转速显示。如图3-1所示

图 3-1

电动自行车的基本原理是:由蓄电池提供电能,电动机驱动自行车。

第四章电路设计

控制电路主要有电源电路、电机驱动电路、单片机接口电路、显示电路四个部分。考虑到电机的起动电流和制动时比较大,会造成电源电压不稳定容易对单片机和传感器的工作产生干扰,所以,电机驱动电路和单片机以及传感器电路用光耦隔离。传感器的电源直接使用24V蓄电池,单片机的电源则通过三端稳压器78L05将24V电源转换到5V。

此处省略 NN

NNNNNN

NNN

N

它用填满海绵状铅的铅板作负极,填满二氧化铅的铅板作正极,并用22~28%的稀硫酸作电解质。在充电时,电能转化为化学能,放电时化学能又转化为电能。电池在放电时,金属铅是负极,发生氧化反应,被氧化为硫酸铅;二氧化铅是正极,发生还原反应,被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时,两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后,它又恢复到放电前的状态,组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池,叫做二次电池。它的电压是2V,通常把三个铅蓄电池串联起来使用,电压是6V。汽车上用的是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充硫酸,使电解质保持含有22~28%的稀硫酸。

放电时,电极反应为:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O

负极反应: Pb + SO42- - 2e- = PbSO4

总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O (向右反应是放电,向左反应是充电)

蓄电池的应用十分广泛,可用于UPS,电动车,滑板车,汽车,风能太阳能系统,安全报警等等方面。

铅酸蓄电池产品主要有下列几种,其用途分布如下:

起动型蓄电池:主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明;

固定型蓄电池:主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源;

牵引型蓄电池:主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源;

铁路用蓄电池:主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力;

储能用蓄电池:主要用于风力、太阳能等发电用电能储

5.8控制器与保护功能

车用电机控制器近年来的发展速度之快,使人难以想象,操作上越来越“傻瓜”化,而显示则越来越复杂化。比如,车速的控制已经发展到“巡航锁定”;驱动方面,有的同时具有电动性能和助力功能,如果转换到助力状态,借助链条张力测力器,或中轴扭力传感器,只要用脚踏动脚蹬,便可执行助力或确定助力的大小。这期本刊开始给您讲述控制器的知识,让您对控制器有一个更全面的了解。

一、控制器与保护功能

(一)控制器简介

简略地讲控制器是由周边器件和主芯片(或单片机)组成。周边器件是一些功能器件,如执行、采样等,它们是电阻、传感器、桥式开关电路,以及辅助单片机或专用集成电路完成控制过程的器件;单片机也称微控制器,是在一块集成片上把存贮器、有变换信号语言的译码器、锯齿波发生器和脉宽调制功能电路以及能使开关电路功率管导通或截止、通过方波控制功率管的的导通时间以控制电机转速的驱动电路、输入输出端口等集成在一起,而构成的计算机片。这就是电动自行车的智能控制器。它是以“傻瓜”面目出现的高技术产品。

控制器的设计品质、特性、所采用的微处理器的功能、功率开关器件电路及周边器件布局等,直接关系到整车的性能和运行状态,也影响控制器本身性能和效率。不同品质的控制器,用在同一辆车上,配用同一组相同充放电状态的电池,有时也会在续驶能力上显示出较大差别。

(二)控制器的型式

目前,电动自行车所采用的控制器电路原理基本相同或接近。

有刷和无刷直流电机大都采用脉宽调制的PWM控制方法调速,只是选用驱动电路、集成电路、开关电路功率晶体管和某些相关功能上的差别。元器件和电路上的差异,构成了控制器性能上的不大相同。控制器从结构上分两种,我们把它称为分离式和整体式。

1、分离式所谓分离,是指控制器主体和显示部分分离(图4-2

2、图4-23)。后者安装在车把上,控制器主体则隐藏在车体包厢或电动箱内,不露在外面。这种方式使控制器与电源、电机间连线距离缩短,车体外观显得简洁。

2、一体式控制部分与显示部分合为一体,装在一个精致的专用塑料盒子里。盒子安装在车把的正中,盒子的面板上开有数量不等的小孔,孔径4~5mm,外敷透明防水膜。孔内相应位置设有发光二极管以指示车速、电源和电池剩余电量。

(三)控制器的保护功能

保护功能是对控制器中换相功率管、电源免过放电,以及电动机在运行中,因某种故障或误操作而导致的可能引起的损伤等故障出现时,电路根据反馈信号采取的保护措施。电动自行车基本的保护功能和扩展功能如下:

1、制动断电电动自行车车把上两个钳形制动手把均安装有接点开关。当制动时,开关被推押闭合或被断开,而改变了原来的开关状态。这个变化形成信号传送到控制电路中,电路根据预设程序发出指令,立即切断基极驱动电流,使功率截止,停止供电。因而,既保护了功率管本身,又保护了电动机,也防止了电源的浪费。

2、欠压保护这里指的是电源的电压。当放电最后阶段,在负载状态下,电源电压已经接近“放电终止电压”,控制器面板(或仪表显示盘)即显示电量不足,引起骑行者的注意,计划自己的行程。当电源电压已经达到放终时,电压取样电阻将分流信息馈入比较器,保护电路即按预先设定的程序发出指令,切断电流以保护电子器件和电源。

3、过流保护电流超限对电机和电路一系列元器件都可能造成损伤,甚至烧毁,这是绝对应当避免的。控制电路中,必须具备这种过电流的保护功能,在过流时经过一定的延时即切断电流。

4、过载保护过载保护和过电流保护是相同的,载重超限必然引起电流超限。电动自行车说明书上都特别注明载重能力,但有的骑行者或未注意这一点,或抱着试一下的心理故意超载。如果没有这种保护功能,不一定在哪个环节上引起损伤,但首当其冲的就是开关功率管,只要无刷控制器功率管烧毁一只,变成两相供电后电动机运转即变得无力,骑行者立即可以感觉到脉动异常;若继续骑行,接着就烧毁第2个、第3个功率管。有两相功率管不工作,电动机即停止运行,有刷电机则失去控制功能。因此,由过载引起的过电流是很危险的。但只要有过电流保护,载重超限后电路自动切断电源,因超载而引起的一系列后果都可以避免。

5、欠速保护仍然属于过流保护范畴,是为不具备0速起步功能的无刷控制系统而设置。

6、限速保护是助力型电动自行车独有的设计控制程序。车速超过某一预定值时,电路停止供电不予助力。对电动型电动自行车而言,统一规定车速为20km/h,车用电动机在设计时,额定转速就已经设定好了,控制电路也已经设好。电动自行车只能在不超过这个速度状态下运行。

控制器的位置不会影响到性能,主要视设计者的意图。但有几项原则:(1)在运行操作允许时;(2)在整体布置允许时;(3)在线路布设要求时;(4)在配套设施要求时。

第六章电动自行车的维修和保养

电动车养护注意事项

1.勤充电---铅酸电池应保持随用随充电的习惯,不能等到电池用光再充,这样会影响电池寿命。如长期不用,每月充一次电。充电请使用配套的专用充电器。

2、多维护---如遇下雨积水,不能让水淹没轮毂中心;下车时及时关闭电门,平时将车胎充足气;在上坡、顶风等重负荷情况下,用脚踏助力;遇有故障及时送厂家指定的特约维修部维修。

3、勤润滑---根据使用情况,应对前轴、后轴、中轴、飞轮、前叉、避震器转动支点等部件每半年至1年进行一次擦洗和润滑(推荐使用二硫化钼润滑脂)。电动轮毂内的传动部件已涂上了特殊的润滑油,用户不必自行擦洗润滑。

正确的日常维护、保养电动车,既能方便安全骑行,更能延长电动车的寿命。

1、电动车在使用前应注意检查车况是否良好,如轮胎气压是否充足,前后刹车是否灵敏,整车有无异响,螺丝是否松动,电池是否充足电。

2、在车辆刚启动时,应缓慢加速,避免瞬间急加速损伤元器件。为了延长电池、电机的寿命,在车辆启动、爬坡时应用脚踏助力。

3、在保证安全的前提下,行驶中应尽量减少频繁刹车、启动,以节省电能。行驶中刹车时应松开调速把,以免损害电机及其它机件。下车推行时,应关闭电源,以防推行时无意转动调速把,车子突然启动发生意外。

4、充电时应注意,不要使用其它品牌的充电器,每个品牌的充电器与电池的性能是相匹配的,只有专用充电器,才能达到最佳充电效果。

5、充电器内含高压线路,不要擅自拆卸。充电时,充电器上不要覆盖任何物品,应放置于通风处,同时注意防止液体和金属颗粒进入充电器内部,防止跌落与撞击,以免造成损伤

第七章结束语

在系统的设计中,为了少走弯路和节省时间,应充分考虑抗干扰性能的要求,避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。因此设计时从抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏感器件的抗干扰性能等方面采取各种措施来提高系统性能。在抗干扰设计中,软件抗干扰是被动措施,而硬件抗干扰是主动措施,只要认真分析系统所处环境的干扰来源以及传播途径,采用两者相结合的方法,就能保证系统长期稳定可靠地运行。

致谢

在论文即将完成之际,我的心情无法平静。

首先应感谢的就是我的指导老师俞云强老师。从开始选题到论文的顺利完得到了俞老师的精心指导。俞老师治学严谨,学识渊博,思想深邃,视野雄阔,为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔,置身其间,耳濡目染,潜移默化,使我不仅接受了全新的思想观念,树立了宏伟的学术目标,领会了基本的思考方式,掌握了通用的研究方法,而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。其严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力,与无微不至、感人至深的人文关怀,令人如沐春风,倍感温馨。同时感谢其他同学给我的帮助,感谢图书馆给我们提供了丰富的参考资料。

在文章写作过程中,我与班长的切磋和争鸣,以及同学们从头至尾的支持和鼓励,也是我无法忘却的。愿我的感激之情化作一道虔诚的祝福:愿老师和同学合家欢乐,一生平安。

参考文献

[1] 胡汉才编著《单片机原理及其接口技术》清华大学出版社2003.7

[2] 余永权李小青陈林康编著〈〈单片机应用系统的功率接口技术〉〉北京航空航天大学出版社 1992年9月第1版

[3] 河北科技大学信息科学与工程学院沙占友薛树琦范世奇 KMI15系列集成转速传感器的原理与应用

[4]王晓明编著〈〈电动机的单片机控制〉〉北京航空航天大学出版社 2002年5月

[5] 赵晶, 编著《电路设计与制版Protel 99高级应用》人民邮电出版社

[6] 孙涵芳徐爱卿,《MCS-51/96系列单片机原理及应用》(修订版)北京航空航天大学出版社

[7] 吴金戍沈庆阳郭庭吉,《8051单片机实践与应用》清华大学出版社

[8] 上海交通大学:钱真彦苏稚英走迷宫机器人——控制系统的设计

交流调速系统概述

交流调速系统概述 1.1、交流调速系统的特点 对于可调速的电力拖动系统,工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类,这主要是根据采用什么电流制型式的电动机来进行电能与机械能的转换而划分的。所谓交流调速系统,就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置,并对其进行控制以产生所需要的转速。相比于直流电动机,交流电动机具有结构简单,制造成本低,坚固耐用,运行可靠,维护方便,惯性小,动态响应好,以及易于向高压、高速和大功率方向发展等优点。 随着电力电子技术,大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展,交流可调传动得到了广泛的发展,诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速,特别是矢量控制技术的应用,使得交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。现在从数百瓦的伺服系统到数百千瓦的特大功率高速传动系统,从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动,从单机传动到多机协调运转,已几乎都可采用交流调速传动。 1.2交流调速系统的应用 由于交流调速系统的优越性,其已经普遍应用于现代工业中,主要由以下几个方面:(1)、风机、水泵、压缩机耗能占工业用电的40%,进行变频、串级调速,可以节能。 (2)、对电梯等垂直升降装置调速实现无级调速,运行平稳、档次提高。 (3)、纺织、造纸、印刷、烟草等各种生产机械,采用交流无级变速,提高产品的质量和效率。 (4)、钢铁企业在轧钢、输料、通风等多种电气传动设备上使用交流变频传动。 (5)、有色冶金行业如冶炼厂对回转炉、培烧炉、球磨机、给料等进行变频无级调速控制。 (6)、油田利用变频器拖动输油泵控制输油管线输油。此外,在炼油行业变频器还被应用于锅炉引风、送风、输煤等控制系统。 (7)、变频器用于供水企业、高层建筑的恒压供水。 (8)、变频器在食品、饮料、包装生产线上被广泛使用,提高调速性能和产品质量。 (9)、变频器在建材、陶瓷行业也获得大量应用。如水泥厂的回转窑、给料机、风机均可采用交流无级变速。 (10)、机械行业是企业最多、分布最广的基础行业。从电线电缆的制造到数控机床的制造。电线电缆的拉制需要大量的交流调速系统。一台高档数控机床上就需要多台交流调速甚至精确定位传动系统,主轴一般采用变频器调速(只调节转速)或交流伺服主轴系统(既无级变速又使刀具准确定位停止),各伺服轴均使用交流伺服系统,各轴联动完成指定坐标位置移动。

纯电动汽车整车控制器的设计

纯电动汽车整车控制器的设计 摘要:随着社会的发展与科技的进步,各个城市的汽车使用户喷井式增加。传 统的内燃机汽车消耗石油,排出大量废气,使得城市的空气质量不断下降。纯电 动汽车由于不使用传统化石能源,对环境不造成污染,受到人们的青睐。随着科 技的进步,电动汽车的核心技术不断地革新与突破,逐渐完善的城市基础设施提 供了有利的帮助,电动汽车已经成为潜力股,逐步取代传统汽车变为可能。本文 从汽车结构出发,结合整车信息传输过程,设计了整车控制器的软硬件结构。 关键词:纯电动汽车;整车控制器;硬件设计;软件设计 纯电动汽车作为新能源汽车的一种,以其清洁无污染、驱动能源多样化、能 量效率高等优点成为现代汽车的发展趋势。整车控制器(vehicle control unit,VCU)作为纯电动汽车整车控制系统的中心枢纽,主要实现数据采集和处理、控 制信息传递、整车能量管理、上下电控制、车辆部件控制和错误诊断及处理、车 辆安全监控等功能。国外在纯电动汽车整车控制器的产品开发中,积极推行整车 控制系统架构的标准化和统一化,汽车零部件厂商提供硬件电路和底层驱动软件,整车厂只需要开发核心应用软件,有利的推动了整车行业的快速发展。虽然国内 各大汽车厂商基本掌握了整车控制器的设计方案,开发技术进步明显,但是对核 心电子元器件、开发环境的严重依赖,所以导致了整车控制器的国产化水平较低。本文以复合电源纯电动汽车作为研究对象,针对电动汽车应有的结构和特性,对 整车控制器的设计和开发展开研究。 一、整车控制系统分析与设计 (一)整车控制系统分析 复合电源纯电动汽车整车控制系统主要由整车控制器、能量管理系统、整车 通信网络以及车载信息显示系统等组成。首先纯电动汽车整车控制器通过采集启动、踏板等传感器信号以及与电机控制器、能量管理系统等进行实时的信息交互,获取整车的实时数据,然后整车控制器通过所有当前数据对驾驶员意图和车辆行 驶状态进行判断,从而进入不同的工况与运行模式,对电机控制系统或制动系统 发出操控命令,并接受各子控制器做出的反馈。 保障纯电动汽车安全可靠运行,并对各个子控制器进行控制管理的整车控制器,属于纯电动汽车整车控制系统的核心设备。整车控制器实时地接收传感器传 输的数据和驾驶操作指令,依照给定的控制策略做出工况与模式的判断,实现实 时监控车辆运行状态及参数或者控制车辆的上下电,以整车控制器为中心通信节 点的整车通信网络,实现了数据快速、可靠的传递。 (二)整车控制系统设计 复合电源的结构设计,选择了超级电容与DC/DC串联的结构,双向DC/DC跟 踪动力电池电压来调整超级电容电压,使两者电压相匹配。为了车辆驾驶运行安全,同时为了更好地使超级电容吸收纯电动汽车的再生制动能量,在复合电源系 统中动力电池与一组由IGBT组成双向可控开关,防止了纯电动汽车处于再生制动状态时,动力电池继续供电,降低再生制动能量的吸收效率。 整车CAN通信网络设计,由整车控制器(VCU)、电机控制器(motor control unit,MCU)、电池管理系统(battery management system,BMS)、双向DC/DC控制器以及汽车组合仪表等控制单元(Electronic Control Unit,ECU)组成 了复合电源纯电动汽车的整车通信网络。 二、整车控制器硬件设计及软件设计

长安大学交流调速课程设计

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一.摘要 变频调速是一种新兴的技术,将变频调速技术用于供水控制系统中,具有高效节能、水压恒定等优点。随着社会经济的发展,绿色、节能、环保已成为社会建设的主题。对于一个城市的建设,供水系统的建设是其中重要的一部分,供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到居民的生活质量。近年来,随着自动化技术、控制技术的发展,以及这些技术在供水系统的应用,高性能、高节能的变频恒压控制的供水系统已成为现在城市供水管理的必然趋势。本次课程设计采用CPM1A PLC控制器结合富士变频器控制两台水泵的各种转换,实现变频恒压供水系统的功能,并且实现故障转换与报警等保护功能,使得系统控制可靠,操作方便。 二.设计要求 一楼宇供水系统,正常供水量为30m3/小时,最大供水量40m3/小时,扬程24米。采用变频调速技术组成一闭环调节系统,控制水泵的运行,保证用户水压恒定。当用水量增大或减小时,水泵电动机速度发生变化,改变流量,以保证水压恒定。 要求设计实现: ⑴设二台水泵。一台工作,一台备用。正常工作时,始终由一台水 泵供水。当工作泵出现故障时,备用泵自投。 ⑵二台泵可以互换。 ⑶给定压力可调。压力控制点设在水泵出口处。

⑷具有自动、手动工作方式,各种保护、报警装置。采用OMRON CPM1A PLC、富士变频器完成设计。 三.方案的论证分析 传统的小区供水方式有: ⑴恒速泵加压供水方式 该方式无法对供水管网的压力做出及时的反应,水泵的增减都依赖人工进行手工操作,自动化程度低,而且为保证供水,机组常处于满负荷运行,不但效率低、耗电量大,而且在用水量较少时,管网长期处于超压运行状态,爆损现象严重,电机硬起动易产生水锤效应,目前较少采用。 ⑵气压罐供水方式 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点,但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁,对电器设备要求较高、系统维护工作量大,而且为减少水泵起动次数,停泵压力往往比较高,致使水泵在低效段工作,也使浪费加大,从而限制了其发展。 ⑶水塔高位水箱供水方式 水塔高位水箱供水具有控制方式简单、运行经济合理、短时间维修或停电可不停水等优点,但存在基建投资大,占地面积大,维护不方便,水泵电机为硬起动,启动电流大等缺点,频繁起动易损坏联轴器,目前主要应用于高层建筑。 综上所述,传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、

电动车跷跷板设计

电动车跷跷板设计报告 山东交通学院禹海岱刘晓君董立国 摘要:为了满足电动车跷跷板的设计要求,进行了各单元电路方案的比较论证及确定,系统以凌阳16位单片机SPCE061A作为电动车的控制核心,选用了上海直川科技有限公司生产的ZCT245AL-TTL型倾角传感器测量跷跷板水平方向倾角,该传感器灵敏度高、重复性好且输出485信号便于与单片机接口;对于关键的小车动力部分,经过充分比较、论证,最终选用了控制精确的步近电机,其最小步进角0.9度,易于平衡点的寻找;通过红外对管TCRT5000寻迹,实现了小车走直线等功能;系统显示部分选用图形点阵式液晶显示器OCJM4*8C,串行接口,编程容易,美观大方。采用单片机内部时钟实现精确计时。最后的实验表明,系统完全达到了设计要求,不但完成了所有基本和发挥部分的要求,并增加了路程显示、全程时间显示和语音播报三个创新功能。 关键词:倾角传感器,红外对管,步进电机,SPCE061A 1.系统方案 1.1 实现方法 本题要求设计并制作一辆电动小车,能实现在跷跷板上运动且在不同配重的情况下保持平衡等功能。我们想利用电机控制小车运行,角度传感器测量跷跷板水平方向倾角来确定小车何时达到平衡,利用寻迹模块实现小车沿直线行走以及在A点外某处能自动驶上跷跷板,还有显示模块以及语音模块等做为人机界面,实现显示及语音提示等功能。上述各模块的方案论证如下。 1.2 方案论证 1.2.1 控制器模块 方案一:采用ATMEL 公司的AT89C51。51单片机价格便宜,应用广泛,但是功能单一,如果系统需要增加语音播报功能,还需外接语音芯片,实现较为复杂;另外51 单片机需要仿真器来实现软硬件调试,较为烦琐。 方案二:采用凌阳公司的SPCE061A 单片机作为控制器的方案。该单片机I/O 资源丰富,并集成了语音功能。芯片内置JTAG电路,可在线仿真调试,大大简化了系统开发调试的复杂度。 根据本题的要求,我们选择第二种方案。 1.2.2 电机模块 电机模块选择是整个方案设计的关键,按照设计要求,小车需在C点和有配重的情况下分别达到平衡状态,这需要对小车的精确控制,而且小车制动性能要好。因此普通直流电机不能满足要求。 方案一:采用直流减速电机控制小车的运动,直流减速电机力矩大,转动速度快,但其制动能力差,无法达到小车及时停车的要求。

基于单片机控制的交流调速系统设计 (1)

基于单片机转差频率控制的交流调速系统设计 摘要 单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。由于设计中电动机功率不大,所以整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,SA8282大规模集成电路,保护电路,AT89C51单片机, 8255可编程接口芯片,I/O接口芯片,测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词:AT89C51单片机;SA8282;转差频率;交流调速;三相异步电动机

目录 前言 (1) 第1章交流调速系统的概述 (4) 1.1交流调速的基本原理 (4) 1.2 交流调速的特点 (5) 第2章交流调速系统的硬件设计 (7) 2. 1 转差频率控制原理: (7) 2. 2 系统设计的参数 (7) 2.3 用单片机控制的电机交流调速系统设计 (7) 2.3.1调速系统总体方案设计 (7) 2.3.2 元器件的选用 (9) 2.3.3 系统主回路的设计以及参数计算 (12) 2.3.4 SPWM控制信号的产生 (15) 2.3.5 光电隔离及驱动电路设计 (17) 2.3.6 故障检测及保护电路设计 (18) 2.3.7 模拟量输入通道的设计 (18) 第3章系统软件的设计 (19) 3.1 主程序的设计 (19) 3.2 转速调节程序 (19) 3.3 增量式PI运算子程序 (20) 3.4故障处理程序 (21) 3.5 部分子程序 (22) 3.5.1 AD0809的编程 (22) 3.5.2 8255的编程 (23) 结论 (23) 参考文献 (23)

《交直流调速系统系统课程设计》

《交直流调速系统》课程设计 一、性质和目的 自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业课,在学完本课程理论部分之后,通过课程设计使学生巩固本课程所学的理论知识,提高学生的综合运用所学知识,获取工程设计技能的能力;综合计算及编写报告的能力。 二、设计内容 1.根据指导教师所下达的《课程设计任务书》课程设计。 2.主要内容包括: (1)根据任务书要求确定总体设计方案 (2)主电路设计:主电路结构设计(结构选择、器件选型、考虑器件的保护)、变压器的选型设计; (3)控制回路设计:控制方案的选择、控制器设计 (4)保护电路的选择和设计 (5)调速系统的设计原理图,调速性能分析、调速特点 3.编写详细的课程设计说明书一份。 三、设计内容与要求 1.熟练掌握主电路结构选择方法、主电路元器件的选型计算方法。 2.熟练掌握保护方式的配置及其整定计算。 3.掌握触发控制电路的设计选型方法。。 4.掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。 5.掌握绘制系统电路图绘制方法。 6.掌握说明书的书写方法。 四、对设计成品的要求 1.图纸的要求: 1)图纸要符合国家电气工程制图标准; 2)图纸大小规格化(例如:1#图,2#图); 3)布局合理、美观。 2.对设计说明书的要求 1)说明书中应包括如下内容

①目录 ②课题设计任务书; ③调速方案的论证分析(至少有两种方案,从经济性能和技术性能方面进行分析论证)和选择; ④所要完成的设计内容 ⑤变压器的接线方式确定和选型; ⑥主电路元器件的选型计算过程及结果; ⑦控制电路、保护电路的选型和设计; ⑧调速系统的总结线图 系统电路设计及结果。 2)说明书的书写要求 ①文字简明扼要,理论正确,程序功能完备,框图清楚明了。 ②字迹工整;书写整齐,使用统一规定的说明书用纸。 ③图和表格不能徒手绘制。 ④附参考资料说明。

电动车跷跷板设计报告

电动车跷跷板 学校:滨州学院 参赛学生:王璐 李润国 乔文静 专业:电子信息科学与技术 机械设计制造及其机器自动化指导教师:贾荣丛、高坤

电动车跷跷板 摘要: 本系统采用AT89S52作为主控制芯片,再加上黑白传感器、角度传感器等传感器,完成了规定时间内定点停车、保持平衡,倒车至指定位置、能够沿直线行进基本的功能。 关键词:AT89S52,黑白传感器,角度传感器。 Abstract: This system with AT89S52 for core controller, realization pass to add Black-and-white sensor, Angle Sensors and LCD. To spread feeling to equip completion provision time to be a little bit already decided parking and hold the balance in refit behind small car bodywork towards refitting behind commonly the intelligence of the car control, reverse the car to appointed position, advance along the straight lineof essential function. Keyword: AT89S52, Black-and-white sensor, angle sensor.

目录 1.系统方案 (4) 1.1 微控制器模块 (4) 1.2车体设计 (4) 1.3电机模块 (5) 1.4电机驱动模块 (5) 1.5寻迹传感器模块 (5) 1.6 角度传感器模块 (6) 1.7电源模块 (6) 1.8显示模块 (6) 1.9最终方案 (6) 2.主要硬件电路设计 (7) 2.1电机驱动电路的设计 (7) 2.2黑白线检测电路的设计: (7) 2.3角度检测电路的设计: (8) 3.软件实现 (9) 3.1理论分析 (9) 3.2总体流程图 (9) 3.3直线调节流程图 (10) 3.4平衡调节流程图 (11) 3.5返回流程图 (12)

交流异步电动机变频调速系统设计样本

中南大学 《工程训练》 ——设计报告 设计题目:异步电机变频调速 指引教师:黎群辉 设计人:冯露 学号: 专业班级:自动化0906班 设计日期:9月

交流异步电动机变频调速系统设计 摘要 近年来,交流电机变频调速及其有关技术研究己成为当代电气传动领域一种重要课题,并且随着新电力电子器件和微解决器推出以及交流电机控制理论发展,交流变频调速技术还将会获得巨大进步。 本文对变频调速理论,逆变技术,SPWM产生原理进行了研究,在此基本上设计了一种新型数字化三相SPWM变频调速系统,以8051控制专用集成芯片 SA4828为控制核心,采用IGBT作为主功率器件,同步采用EXB840构成IGBT驱动电路,整流电路采用二极管,可使功率因数接近1,并且只用一级可控功率环节,电路构造比较简朴。 V控制,同步,软件程序使得参数输入和变频器运营方式变本文在控制上采用恒 f 化极为以便,新型集成元件采用也使得它开发周期短。 此外,本文对SA4828三相SPWM波发生器使用和编程进行了详细简介,完毕了整个系统控制某些软硬件设计。 V控制,SA4828波形发生器 核心字:变频调速,正弦脉宽调制, f

目录 摘要................................................ 错误!未定义书签。 1.1 研究目与意义 (1) 1.2本次设计方案简介 (2) 1.2.1 变频器主电路方案选定 (2) 1.2.2 系统原理框图及各某些简介 (3) 1.2.3 选用电动机原始参数 (4) 2交流异步电动机变频调速原理及办法 (5) 2.1 异步电机变频调速原理 (5) 2.2 变频调速控制方式及选定 (6) V比恒定控制 (6) 2.2.1 f 2.2.2 其他控制方式................................ 错误!未定义书签。3变频器主电路设计. (13) 3.1 主电路工作原理 (13) 3.2 主电路各某些设计 (13) 3.3. 采用EXB840IGBT驱动电路 (15) 4控制回路设计 (16) 4.1 驱动电路设计 (16) 4.2 保护电路......................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 过、欠压保护电路设计........................ 错误!未定义书签。 4.2.2 过流保护设计................................ 错误!未定义书签。 4.3 控制系统实现 (19) 5变频器软件设计....................................... 错误!未定义书签。 5.1 流程图 (22)

电动汽车控制系统设计设计

电动汽车控制系统设计设计

摘要 在当前全球汽车工业面临金融危机和能源环境问题的巨大挑战的情况下,发展电动汽车,利用无污染的绿色能源,实现汽车能源动力系统的电气化,推动传统汽车产业的战略转型,在国际上已经形成了广泛共识。 本课题以电动汽车他励电机控制器为例,以实现电动汽车的加、减速,起、制动等基本功能以及一些特殊情况下的处理。以开发出高可靠性、高性能指标、低成本并且具有自主知识产权的电动汽车电机驱动控制系统为目的。主要包括硬件电路板的设计,以及驱动系统的软件部分的仿真调试。 在驱动系统硬件设计中,这里主控制芯片采用ATMEL公司的ATmega64芯片。功率模块采用多MOSFET并联的方 37

式,有效的节约了成本。电源模块采用基于UC3842的开关电源电路。选用IR 公司的IR2110作为驱动芯片,高端输出驱动电流可到1.9A,低端输出驱动电流可到2.3A,能够提供7个MOSFET并联时驱动电流。对于电流检测模块,本文没有采用电流传感器或者是康铜丝,而是采用了一种基于MOSFET管压降的电流检测电路,这种方式即节约了成本也保证了检测精度。 驱动系统的软件设计中,主要实现的功能为:开关量的检测处理,故障检测,串口通讯,励磁、电枢控制,报警功能等。针对他励电机电动汽车的控制特性,提出了节能控制算法和最大转矩控制算法,用于提高电动汽车的续航里程和加速性能。 他励直流电动机驱动系统能够很 37

好的运行在电动汽车上,性能可靠、结构简 单,并且节约了成本,使电动汽车的性价比大大提高,有利于电动汽车的普及。 关键词:电动汽车,ATmega64,他励直流电机,PID模糊控制 37

交流调速系统 与变频器应用(课程设计)

河南机电高等专科学校课程设计报告书 课程名称:《交流调速系统与变频器应用》课题名称:造纸机同步控制系统设计 系部名称:自动控制系 专业班级: 姓名: 学号: 1 2014年12月25日

目录 一、造纸机同步控制系统的设计目的 (1) 二、系统的设计要求 (1) 三、造纸机同步控制系统的系统图 (1) 四、控制系统电气原理图 (3) 五、软件设计 (4) 六、程序调试 (5) 七、力控组态及调试 (7) 八、心得与体会 (8) 附录一参考文献 (9) 附录二程序清单 (10)

一、造纸机同步控制系统的设计目的 设计四台电机构成的变频调速同步控制系统:四台电机速度可以同步升降,也可以微调,1#电机微调其他电机同步微调,2#电机微调1#不同步微调,其他电机须同步微调,3#电机微调1#和2#不同步微调,4#电机同步微调,4#电机微调,其他电机均不同步微调。 二、系统的设计要求 1、采用西门子S7-200PLC和MM440变频器。 2、设有启动/停止按钮和速度同步升/降旋钮。 3、每台电机设有选择开关和升/降微调旋钮。 4、采用力控组态软件进行远程控制 三、造纸机同步控制系统的系统图

单相AC 220V 图一、造纸机同步控制系统图 1)就地控制:即外部端子控制,把200PLC程序下载到PLC中,通过外部端子来实现电机的启停,同步增减和微调增减。 2)远程控制:即组态控制,把PLC与力控通过PPI电缆连接,通过组态界面上设置的按钮,开关,速度仪表实现速度的调节。

四、控制系统电气原理图 1)原理图 2)I/O分配图

五、软件设计 控制系统的软件设计基于以下原则: 1)程序模块化、结构化设计、其中负荷分配、速度增减、初始化、紧纸、速比计算、校验、数据发送、接收等功能由子程序完成,这样结构程序较为简洁。2)程序采用循环扫描的方式对传动点进行处理,简化程序,提高程序执行效率。3)采用中断子程序进行数据的发送、接收;确保数据准确快速的传输。 4)必要的软件保护措施,以免造成重大机械损害。该程序通用性强,可移植性好,使用不同的变频器时,只需要进行相应协议的格式定义,即对数据发送、接收、校验程序作相应修改即可满足纸机运行的需要。

电动车跷跷板报告

电动车跷跷板报告 【摘要】:本系统采用遥控电动小汽车改装而成,主要由89C52和模拟电路为核 心器件,实现对智能电动车行驶的自动控制。整车长23 厘米,宽5厘米,运行性能良好,符合设计要求。电动车平衡检测使用倾角传感器。电动智能小车电路由平衡检测电路、计时显示电路、电机驱动电路等组成,它不需要遥控就能按要求行走。 一、方案的选择与论证 根据题目要求,系统可以以划分为几个基本模块,如图1.1所示 图1.1 1、步进电机驱动调速模块 方案一:采用与步进电机相匹配的成品驱动装置。使用该方法实现步进电机驱动,其优点是工作可靠,节约制作和调试的时间,但成本很高。 方案二:采用集成电机驱动芯片LA298。采用该方法实现电路驱动,简化了电路,控制比较简单,性能稳定,但成本较高。 方案三:采用互补硅功率达林顿管ULN2003实现步进电机的驱动。采用该方法实现步进电机的驱动,电路连接比较简单,工作也相对可靠,成本低廉,技术成熟。 基于上述理论分析,最终选择方案三。 2、平衡检测模块 方案一:采用精密的倾角传感器,这种传感器对应每个角度输出一个固定电流。可以实现精确控制,但价格昂贵。 方案二:采用简易的倾角传感器,它直接输出一个开关量。当其与地面垂直时,两触点断开;若倾斜角度超出一定范围,两触点短接。这种传感器价格低廉,使用方便。 基于上述分析,最终选择方案二。 3、显示模块 方案一:采用数码管显示。数码管具有经济、低功耗、耐老化和精度比较高等优点,但它与单片机连接时,需要外接存储器进行数据锁存。此外,数码管只能显示少数几个字符。 方案二:采用LCD进行显示。LCD具有功耗低、无辐射、显示稳定、抗干

双闭环交流调速系统课程设计

皖西学院 课程设计任务书 系别:机电学院 专业:10电气 课程设计题目:双闭环串级交流调速控制系统设计学生姓名:诚学号:2010010694 起迄日期: 6 月17日~ 6 月28日课程设计地点:电机与拖动控制实验室 指导教师:世林 下达任务书日期: 6 月17日

摘要 本设计介绍了交流调速系统的基本概况及其研究意义,同时提出了本设计所要研究解决的问题,接着对系统各部分所需元器件进行比较选择并进行总体设计,最后采用工程设计方法对双闭环交流调速系统进行辅助设计,进行参数计算和近似校验。 在调节器选择方面,本设计选择的PI调节器,使得线路大为简化,且性能优良、调试方便、运行可靠、成本降低。触发电路则采用一种新型高性能集成移相触发器(MC787)设计的触发电路,它克服了分立元件缺点,抗干扰性优良,具有输入阻抗高、移相围宽、装调简便、使用可靠、只需一片MC787就可以完成三相相移功能,使用效果较好。 目录

1 绪论 (3) 1.1研究交流调速系统的意义 (3) 1.2本设计所做的主要工作 (3) 2 交流调速系统 (3) 2.1交流电机常用的调速方案及其性能比较 (3) 2.2三相交流调压调速的工作原理 (4) 2.3双闭环控制的交流调速系统 (5) 2.3.1转速电流双闭环调速系统的组成 (6) 2.3.2 稳态结构图和静特性 (6) 3 电路参数计算 (9) 3.1系统主电路的参数计算....................................................... .9 3.2根据系统方块图进行动态计算 (9) 3.3调节器的设计参数计算 .................................................. . (11) 3.3.1 电流调节器的参数计算 ................................................ .12 3.3.2 转速调节器的参数计算................................................ .14 4 控制系统硬件电路设计..................................................... .16 4.1调节器的选择和调整 . (16) 4.2触发电路的设计 (16) 4.3串级调速系统设计 (18) 4. 4双闭环系统设计........................ (19) 5 仿真........................................ .. (21) 6设计体会 (22)

电动车跷跷板说明书(1)

电动车跷跷板 设计并制作一个电动车跷跷板,在跷跷板起始端A一侧装有可移动的配重。配重的位置可以在从始端开始的200mm~600mm范围内调整,调整步长不大于50mm;配重可拆卸。电动车从起始端A出发,可以自动在跷跷板上行驶。在不加配重的情况下,电动车完成以下动作: (1)电动车从起始端A出发,在30秒钟内行驶到中心点C附近。 (2)60秒钟之内,电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态,保持平衡5秒钟,给出明显的平衡指示。 (3)电动车从(2)中的平衡点出发,30秒钟内行驶到跷跷板末端B处(车头距跷跷板末端B不大于50mm)。 (4)电动车在B点停止5秒后,1分钟内倒退回起始端A,完成整个行程。 (5)在整个行驶过程中,电动车始终在跷跷板上,并分阶段实时显示电动车行驶所用的时间。 图10.9.1 起始状态示意图 图10.9.2 平衡状态示意图 【项目知识点和技能点】 1、步进电机的应用和控制。

2、自动寻迹系统原理与应用。 3、角度传感器的原理和应用。 4、PTR8000无线发送与接收模块的应用。 5、AT89s52单片机模数转换的原理和应用。 8.2.2 总体设计方案 以单片机AT89S52为主要控制芯片,查询按键的输入,传输各种参数的显示,两台电机的正反转和速度控制以及两台电机的协调运动,负责光电检测信号的接收和对信号的处理,从而能够确定小车轨迹,在B点停止和返回,并最终停止。 角度传感器把角度信号输给单片机,把检测到的角度和基准角度比较,从而确定翘翘板的平衡点。寻找平衡点时主要是采用PID闭环控制算法,在小车行驶过程中每当小车翻过平衡点的时候都令小车向后退一段路程,直到小车再次翻过平衡点,小车再次向前行驶一段比前一段要小的距离直到翻过平衡点,最终找到平衡点。系统框图如8-13所示,由如下几个模块组成 控制模块——采用AT89S52单片机控制。 电机选择模块——采用四线两相步进电机。 显示模块——采用1602LCD液晶显示屏进行显示。 光电检测模块——采用反射式光电传感器检测跷跷板上黑线。 电机驱动模块——采用步进电机驱动电路。 角度检测模块——采用角度传感器检测。 【项目准备】 1、项目原理 本系统共可分为两部分:跷跷板平衡检测系统,以AT89s52单片机为控制核心, 将角度传感器连接在跷跷板中心的转动轴上以检测跷跷板摆动角度,,并通过无线 通讯模块将数据发送给电动车系统。 电动车系统也以AT89s52为控制核心,以两个步进电机分别与左右车轮同轴相连来作为电动车的动力装置,采用光电传感器检测引导线,利用无线通讯模块接收跷跷板 平衡检测系统发送的数据,单片机对数据进行智能分析,调整小车前进速度和方向,使跷跷板达到平衡状态。在电动车到达指定位置时,给出声光提示,同时液晶显示 屏显示时间和小车当前状态。其原理图如图10.9.3所示: 图10.9.3 电动车跷跷板系统原理图

三相异步电动机变频调速系统设计及仿真

天津职业技术师范大学 课程设计说明书题目:三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 指导老师: 班级:机检1112班 组员

天津工程师范学院 课程设计任务书 机械工程学院机检1112 班学生 课程设计课题: 三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 一、课程设计工作日自 2015 年 1 月 12 日至 2015 年 1 月 23 日 二、同组学生: 三、课程设计任务要求(包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时 间、主要参考资料等): 1、目的和意义 交流调速是一门重要的专业必修课,它具有很强的实践性。为了加深对所学课程(模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、电力电子变流技术等)的理解以及灵活应用所学知识去解决实际问题,培养学生设计实际系统的能力,特开设为期一周的课程设计。 2、具体内容 写出设计说明书,内容包括: (1)各主要环节的工作原理; (2)整个系统的工作原理(包括启动、制动以及逻辑切换过程); (3)调节器参数的计算过程。 2.画出一张详细的电气原理图; 3.采用Matlab中的Simulink软件对整个调速系统进行仿真研究,对计算得到的调节 器参数进行校正,验证设计结果的正确性。将Simulink仿真模型,以及启动过程中的电流、转速波形图附在设计说明书中。 4、考核方式 1.周五采用口试方式进行考核(以小组为单位),成绩按百分制评定。其中小组分数占60%,个人成绩占40%(包括口试情况和上交材料内容); 2.每天上午8:30--11:30在综合楼226房间答疑。 五、参考文献 1、陈伯时.电力拖动自动控制系统----运动控制系统(第3版).机械工业出版社,2003 指导教师签字:教研室主任签字:

交流调速系统论文

摘要 对于可调速的电力拖动系统来说,工程上通常分为直流调速系统和交流调速系统两大类。根据电动机在电能和机械能的转换时电流制型式的不同来分类,关于交流调速系统,它利用交流电动机来进行电能—机械能的转换,并且通过控制产生我们所需要的转速。在电力拖动的发展过程中,交流调速系统和直流调速系统一直并存于各个工业领域中,但是,在科学技术发展的不同时期,他们所处的地位也有所不同。相对于直流调速系统,交流调速系统具有结构简单,制造成本低,坚固耐用,运行可靠,维护方便,惯性小,动态响应好,等优点并且在向高速,高压和大功率的发展前景也较好。近年来,很多国家偏向于对交流调速系统的研究。 关键词:矢量控制,交流调速,变频器,变频调速 第一章交流调速系统的发展 1.1交流调速系统的发展历程 在工业发展的初级阶段,交流电动机仅仅作为动力使用而无需调速。随着工业的进一步发展,尤其是电子方面和起重运输机械的发展,才对电动机的调速提出了要求,才有了直流电动机的出现。直流电机提高了生产的连续性和产品的产量以及质量,并且以其快速的正反转,准确的定位逐渐取代了简单可靠的交流电机,并且到了了广泛的运用于各行业。 80年代以来,由于直流调速系统造价高,维护投入大等缺点,在工业较为发达的国家开始使用直流调速系统,并且逐渐取代直流调速系统。这主要是由于电力电子器件,脉宽调制技术,矢量控制技术的发展,特别是以微处理机为核心的全数字化控制的应用,这才使得简单廉价的交流电机又得以取代直流电机调速系统占据主导地位。 现代控制理论的发展和应用,才促成矢量控制的出现,更是奠定了现代交流电机调速技术的理论基础,这才使得交流电机调速系统的性能能够与直流调速系统相媲美。国家的重视使得各种各样的的交流调速系统不断被开发,应用,普及,节约了社会上的大量资源,更是将社会上的传统产业发生了巨大的变革。 1.2交流调速系统的发展趋势 1.2.1交流调速系统的高性能化 交流电动机是一个多变量,强耦合,非线性的被控对象,单单用电压/频率恒定控制是不能满足我们对调速系统的要求的。接下来,交流调速系统将采用矢量控制技术,它将使调速性能达到并且超过直流调速系统。 矢量变换控制是新时期控制技术的发展随之产生的控制理论和技术,它是根据直流电动机的控制特点模拟它的控制方式来进行交流电动机的控制。直流调速的调速性能好的根本原因是交流电动机的转矩比较容易控制,而交流电动机的调速性能差就由于它的转矩难以控制,所以,要想交流电机得到的控制性能和直流电机的一样,就要通过电机统一理论和坐标变换理论,通过将交流电机的定子电流分解成磁场定向坐标的磁场电流分量以及跟它相垂直的坐标的转矩电流分量,将固定的坐标系转化为旋转坐标系解耦后,就是把交流量的控制转化为

基于单片机的电动车控制系统设计

毕业设计 题目:基于单片机的电动车控制系统设计 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期:

指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

基于PLC的变频调速系统设计课程设计之令狐文艳创作

《电气控制与PLC》课程设计说明书 令狐文艳 基于PLC的变频调速系统设计 The variable frequency speed regulation system based on PLC design 学生姓名 学生学号 学院名称 专业名称电气工程及其自动化 指导教师 2013年12月1日

摘要 本文主要介绍了研究和设计的基于可编程控制器的变频调速系统的成果,在本次的设计中,我的设计系统主要由PLC、变频器、电动机等几部分组成。经过本次设计和研究,使我对所有器件有了新的认识,尤其对PLC有了更多的了解:PLC是能进行行逻辑运算,顺序运算,计时,计数,和算术运算等操作指令,并能通过数字式或模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程的工业计算机。首先我们查阅各个器件的资料,先对其有个明确的认识,然后通过老师的指点明白了整个系统的大概工作原理框图后,通过学习资料与老师指点将硬件设备连接成功。本文综合应用电子学与机械学知识去解决基于可编程控制器的变频调速系统,本次设计选用三相异步交流电机,而 PLC和交流电机无论在工业还是生活中都是应用最广,因此本次设计具有相当的实用价值。 关键词PLC;变频器;电动机;调速

目录 1 引言1 1.1 概述1 1.2设计内容1 2 系统的功能设计分析和总体思路2 2.1 系统功能设计分析2 2.2 系统设计的总体思路2 3 PLC和变频器的选择3 3.1PLC的概述3 3.1.1 PLC的基本结构3 3.1.2 PLC的工作原理5 3.1.3PLC的型号选择6 3.2变频器的选择和参数设置6 3.2.1 变频器的选择6 3.2.2 变频调速原理7 3.2.3 变频器的工作原理8 3.2.4 变频器的快速设置8 4 开环控制设计及PLC编程9 4.1 硬件设计9 4.2 PLC软件编程10 4.2.1设计步骤10 4.2.2系统流程框图10 4.2.3 程序的主体11 4.2.4 控制程序T形图11 5 PLC系统的抗干扰设计17 5.1 变频器的干扰源17 5.2 干扰信号的传播方式17 5.3 主要抗干扰措施18 5.3.1 电源抗干扰措施18 5.3.2 硬件滤波及软件抗干扰措施18 5.3.3 接地抗干扰措施18 结论与心得19 参考文献20 附录21

电动车跷跷板(J题)

电动车跷跷板(J题) 【高职高专组】 一、任务 设计并制作一个电动车跷跷板,要求跷跷板起始端一侧装有可移动的配重物体,配重物体位置可调范围不小于400mm。电动车从起始端出发,按要求自动在跷跷板上行驶。电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示。 图1起始状态示意图 图2平衡状态示意图 二、要求 1.基本要求 (1)先将跷跷板固定为水平状态,电动车从起始端A位置出发,行驶跷跷板的全程(全程的含义:电动车从起始端A出发至车头到达跷跷板顶端B位置)。停 止5秒后,电动车再从跷跷板的B端倒退回至跷跷板的起始端A,电动车能 分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在1分钟内、倒退行驶在1.5分钟 内完成。 (2)跷跷板处在图1所示的状态下(配重物体位置不限制),电动车从起始端A出发,行驶跷跷板的全程。停止5秒后,电动车再从跷跷板的B端倒退回至跷 跷板的起始端A,电动车能分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在1.5 分钟内、倒退行驶在2分钟内完成。

2.发挥部分 (1)由参赛队员将配重物体设定在可移动范围中的某位置,电动车从起始端A出发,当跷跷板达到平衡时,保持时间不小于5秒,同时发出声光提示,电动 车显示所用的时间。全过程要求在2分钟内完成。 (2)在可移动范围内任意设定配重物体的位置(由测试人员指定),电动车从起始端A出发,当跷跷板达到平衡时,保持时间不小于5秒,同时发出声光提示, 电动车显示所用的时间。全过程要求在2分钟内完成。 (3)其他。 三、说明 1.跷跷板长1600mm、宽300mm。为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式。 2.跷跷板中心固定在直径不大于40mm的圆轴上,圆轴两端支撑在两个支架上,与 支架圆滑接触。跷跷板在图2所示的平衡状态下,跷跷板底距地面或桌面的距离为70mm。 3.允许在跷跷板面上画有寻迹线。 4.电动车(含车体上的其它装置)的外形尺寸规定:长≤300mm,宽≤200mm。测试 过程中电动车外形尺寸不允许变动。 5.电动车不允许采用有线或无线遥控,电动车自身应具备转弯功能。 6.电动车行驶距离的测量以车尾为基准。 7.平衡状态的含义是:当跷跷板出现上下摆动,且B端底部与水平状态的偏移量≤ 60mm范围内时,可视为进入平衡状态。 四、评分标准

用单片机控制的电机交流调速系统设计

用单片机控制的电机交流调速系统设计 文摘单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。由于设计中电动机功率不大,所以整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,HEF4752大规模集成电路,保护电路,Intel系列单片机,Intel8253定时/记数器,Intel8255可编程接口芯片,Intel8279通用键盘/显示器,I/O接口芯片,CD4527比例分频器和测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。 关键词MCS-51单片机;HEF4752;8253定时器;晶闸管;整流器;三相异步电动机

Exchange the speed of adjusting to design systematically with the electrical machinery that the one-chip computer controls Zhoumingqiang information and Electrical Engineering School, panzhihua university, Panzhihua 617000 Abstract Frequency conversion that one-chip computer control transfer speed systematic design philosophy with transfer to difference frequency control. Achieve the goal of controlling rotational speed through changing the procedure . Because the motor is not big in power in the design, the rectifier can not adopt controlledly the circuit, the condenser strains waves; Going against the becoming device adopts three phases of the electric transistor to go against the becoming device. The systematic ensemble architecture is by the main return circuit mainly, drive the circuit, the photo electricity isolates the circuit, HEF4752 large scale integrated circuit, protects the circuit, the Intel series one-chip computer, Intel8253 timing /count device of,Intel8255 programmable interface chip,Intel8279 keyboard not in common use / display, I/O interface chip, CD4527 proportion frequency division device and tests the speed such composition as the generator ,etc.. Have the dependability that can make the whole system operate of measuring and protecting the circuit to have guarantee in the return circuit [keywords] MCS-51;HEF4752;time/counter of l8253;selenium;rectifier;three phase eletromotor of asynchronism

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