基于光电码盘的磁悬浮反作用飞轮无刷直流电机高精度稳速控制及实验研究

针对磁悬浮反作用飞轮高精度控制的要求及其低速控制困难的问题,将光电码盘测速方法应用于磁悬浮反作用飞轮电机控制系统,并根据磁悬浮反作用飞轮光电码盘输出信号的特点,提出了一种基于光电码盘的以TMS320F2812为主控核心的磁悬浮飞轮无刷直流电机高精度控制方案.控制方案软件可靠、硬件实现简单.经实验验证:基于光电码盘的磁悬浮反作用飞轮无刷直流电机控制系统在飞轮低速时具有很高的测速与稳定精度,当飞轮转速提高时其精度也随之提高,解决了磁悬浮反作用飞轮低速高精度控制问题.     

基于双尺度的单轴陀螺高精度转速测量技术研究

单自由度的陀螺能够提供给载体较高精度的转动速率信息,其自身的检测和标校要求非常高,需要在很大的速率范围内进行高精度的测量。但是目前常用的转速测量方法局限性较大,无法满足陀螺高精度、大范围的要求,因此,文章设计了双尺度测速方法,测量误差可以根据实际进行控制。而且为稳定信号,引入了锁相环技术提升了系统抗干扰的能力,并利用单片机技术实现了高精度转速测量。这种转速测量方法具有测量准确度高、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点,具有广阔的应用前景。     

高温超导磁悬浮力三维测量系统设计

高温超导磁悬浮因其独特的无源自稳定优势,在高速轴承、轨道交通和飞轮储能系统等领域有着广阔的应用前景。 为 了探究高温超导磁悬浮系统的悬浮特性,设计了一种适用于测量磁悬浮轴承悬浮特性的高温超导磁悬浮力三维测量系统。 首 先,基于伺服驱控的三轴联动直线模组与三轴力传感测量单元设计了测量系统硬件部分,利用 LabVIEW 设计了数据采集单元, 以实现数据连续采样及其图像化。 其次,在恒载和永磁悬浮系统下,对高温超导磁悬浮力三维测量系统的测量精度进行校验。 最后,建立了超导体-永磁悬浮系统有限元模型,仿真并测量了高温超导体在零场冷和场冷条件下的悬浮力特性,仿真与测量结 果保持基本一致。 结果表明,该测量系统具有测量精度高(0. 5%),三维空间定位准确( ±0. 02 mm),被测对象相对运动时三轴 力同步测量(最大悬浮力 500 N,导向力 200 N)等特点。     

切比雪夫滤波器在磁悬浮控制系统中的应用

磁悬浮技术应用于控制飞轮转子具有很多优点,但是飞轮转子在高转速下的稳定性问题已经成为磁悬浮应用于转子支撑的关键问题。在分析磁悬浮轴承转子系统的组成及工作原理基础上,对比了几种滤波器在两种转子模态下的滤波效果,并与相关试验结果进行了验证。研究表明,切比雪夫滤波器能有效维持转子稳定旋转到规定转速,并完成规定的充放电试验。     

磁悬浮储能飞轮高速永磁电机设计及优化

高速磁悬浮储能飞轮是一种新型高比功率储能装置,其中高速大功率电机是能量转换与传输控制的核心。本文针对所研究的300kW磁悬浮飞轮储能系统的应用特性提出了一种轴式永磁同步电机方案,从电磁、结构和控制等方面进行综合分析与设计;在此基础上,为了适应高速稳定运行、高功率放电对高速电机提出的新要求,从转子的结构强度、电机损耗、运行区间的效率、转矩波动等方面出发对电机的设计参数进行优化分析。结果表明：优化后的电机结构强度高,能够满足储能飞轮在高转速、高功率连续充放电等工况下的使用要求,15000～30000r/min工作转速范围内电机效率达到90%以上。     

超导磁悬浮飞轮储能的基本原理和发展现状

普通的飞轮储能由于机械轴承的摩擦,难以实现高效、长时间储能。利用超导体可以实现低损耗磁悬浮飞轮储能。文中在介绍飞轮储能和超导磁悬浮轴承原理的基础上,分析了超导磁悬浮飞轮储能的基本特性和发展现状,同时阐述了超导磁悬浮飞轮储能的主要技术课题。     

磁悬浮支承低功耗储能飞轮

储能飞轮由于其高储能密度、高寿命及高充放电次数而在能量储存系统中得到广泛重视。首先开发了以普通磁悬浮轴承支承、普通永磁无刷直流电机驱动和发电的FW-15A储能飞轮系统,用以验证高速磁悬浮支承系统的功能、制造安装,并分析储能飞轮系统的功耗。在FW-15A的基础上,开发出FW-15B系统,该储能飞轮系统侧重于降低功耗,采用新型永磁偏置径向和轴向磁轴承,采用杯形绕组永磁无刷直流电机。试验表明,在飞轮转子静止时,FW15-B和FW15-A的磁轴承功放输入功率分别为3.59W和29.6W;在25974r/min飞轮转速时,FW15-B和FW15-A的电机功放输入功率分别为10W和20W。     

飞轮储能用混合磁悬浮轴承温度场分析

磁悬浮轴承(MBs)作为飞轮系统的重要组成部分,工作在真空环境,然而散热条件差,温度过高严重影响了飞轮的运行,降低了飞轮的可靠性。在对飞轮储能用混合型磁悬浮轴承损耗进行分析的基础上,利用ANSYS有限元软件建立混合型磁轴承的3D热模型,将不同运行状态下磁悬浮轴承的损耗作为热源导入温度场中,得到了磁悬浮轴承在不同运行状态下的温度分布,为磁悬浮轴承的设计和温升控制提供了重要的依据。     

基于PLC的电机转速测量

本文介绍了电机转速常用的测量方法,讨论了决定各种方法测量精度的因素。文中给出了一种利用PLC开关量输入单元测量电机转速的方法。该方法的优点在于测量成本低、具有较好的稳定性。     

磁悬浮飞轮结构及电磁力线性化分析

为增加磁悬浮飞轮旋转速度,提高储能密度,需研究其本体结构及电磁作用机理.通过分析一种五自由度主动磁悬浮飞轮结构,建立对称两自由度电磁力公式,并基于泰勒级数展开原理分析电磁力线性化可能性.最后,通过仿真分析电磁力公式及实际磁悬浮飞轮位移与控制电流对应关系,验证线性化的合理性,为后续磁悬浮飞轮储能关键技术研究提供理论依据。     

基于霍尔传感器的电机测速装置

利用霍尔传感器,设计了一种电机转速测量装置并提出相应的测速算法;还设计了转速信号处理电路,将脉冲信号转化为标准的TTL电平,便于AT89C52单片机的计数运算,并通过74LS164寄存器将转速信号显示在LED上。该电机测速装置具有线路简单、实时性好、成本低、安装调试方便和节省空间等特点,尤其是在测量空间有限、轴偏心或传感器不便安装的条件下,该测量方法有明显的优势。     

锁相技术在变频调速系统中的应用

采用锁相环（ＰＬＬ）技术来控制电动机转速，可实现精确的速度调节．其精度较一般模拟闭环控制系统高．本文针对变频调速开环控制系统的调速精度不高的缺陷，提出一种锁相变频调速系统，来实现高精度的感应电动机速度闭环控制，并对此系统的稳定性、动态特性及精确度等方面的做了研究。     

基于微波谐振腔微扰法的汽轮机蒸汽湿度测量

汽轮机内蒸汽湿度的大小和分布状况直接影响汽轮机运行的经济性和安全性。以汽轮机内蒸汽湿度的准确测量为目的,设计了基于微波谐振腔微扰法的蒸汽湿度测量系统:自动频率跟踪系统和等精度频率测量系统。经实验测试,自动频率跟踪系统能够在9.6 GHz基础上检测出千赫兹的频率变化;等精度频率测量系统在标准频率为10 MHz时,分辨率可达到10-7,对于1～10 MHz的测量信号,能分辨出的频率范围为0.1～1 Hz。     

有源交变磁场导向定位方法及实验研究

以往传统的随钻测量设备无法满足复杂结构井钻井技术高可靠,高精度的需求.为了精确钻进井眼轨迹,提出了1种基于有源交变磁场导向定位的钻井测量技术.通过研究旋转正交磁偶极子在空间的传播特性,利用低频交变磁场作为信号源,经目标靶区磁场信号采集与处理,结合常规随钻测量技术,计算出钻头与目标靶点间的相对方位和距离偏差,进而为钻进工...     

永磁交流伺服系统中新型光学旋转编码器的应用

详细介绍了一种基于正弦增量式旋转编码器,用软件对永磁交流伺服系统中位置和速度信号进行处理的方法,实现了对电机位置信号及电机转子速度实时检测的数字化,并具有较高的精度,同时简化了原控制系统的硬件开销,减少了外围器件,降低了成本。     

基于不平衡同频激励的密封动力特性系数识别

针对传统频域识别密封动力特性系数方法存在的问题,提出利用转子不平衡实现同频激励,在2组不平衡状态下构建4个独立方程,建立密封动力特性系数识别模型。在密封试验台上研究了转子不平衡、转速、进出口压比等因素对密封动力特性系数的影响。试验结果表明动力特性系数中直接项系数相近,交叉项大小相同,符号相反。随着进出口压比和转速的增大,8个密封动力特性系数都增大,直接刚度项增大幅度较交叉刚度项更为明显,直接阻尼项增大幅度与交叉阻尼项接近。同时发现相对振动大小对动力特性系数影响并不大。对影响动力特性系数识别精度的因素进行了分析,提出了试验转速、不平衡工况的合理选择方法。     

提高V／F转换测量综合性能的新方法

用Ｖ／Ｆ转换器实现Ａ／Ｄ转换在微机控制的测量领域中应用相当广泛,但使用常规的测量方法,其测量精度和速度都较低,限制了Ｖ／Ｆ转换器的使用范围。本文通过巧妙应用ＡＴ８９Ｃ５２单片机中Ｔ２的特殊功能,集测量频率和测量周期为一体,成功地解决了上述矛盾,有效地提高了Ｖ／Ｆ转换的测量精度和测量速度。     

基于SOPC的等精度数字频率计设计

提出了一种等精度数字频率计的SOPC实现方法。该方法的关键是从性能和成本的要求出发配置嵌入式Nios II软核的微处理器系统,实现了＂FPGA＋嵌入式微处理器＂的无缝结合。频率计各参数测量由FPGA逻辑实现,计算、控制与显示由微处理器系统实现,二者结合完成对频率、周期、占空比、脉宽的测量。测试结果表明,该频率计的测量精度高、稳定性好、成本低、体积小。验证了SOPC实现等精度频率计是一种行之有效的新方法。     

变速恒频风力发电系统风机转速非线性PID控制

针对变速风机非线性强、转动惯量大、转轴机械阻尼随转速变化的特点,提出了变速恒频风力发电系统风机转速非线性PID(nonlinear-PID, NLPID)控制策略,仿真研究表明,非线性PID控制响应快,超调小,受系统参数变化的影响较小,控制精度高,具有一定的适应性和鲁棒性。此外,该文设计了基于模糊规则切换的模糊PID-PID双模变桨距控制器,在此基础上对变速恒频风力发电系统在全风速范围内的运行进行了数字仿真研究。在高于额定风速时,通过变桨距控制器调节桨距角,系统能较好地将功率限制在额定值附近;在低于额定风速时,通过模糊推理,系统能够在免测风速的情况下给出转速参考信号,实现最大风能捕获或恒转速运行。     

基于DSP的绝对式光电编码器的电机转速测量

转速测量的精确度与实时性影响着电机调速系统的性能。基于绝对式光电编码器抗干扰能力强,具有掉电记忆功能等优点,及其在电机转子位置测量的广泛应用,设计了基于绝对式光电编码器和数字信号处理器(DSP)的转速测量环节。在分析常用测速方法的基础上,采用高精度、高分辨率的M/T法,并设计测速系统的软、硬件,通过试验,验证了设计的正确性。