异步电动机直接转矩控制原理与展望一、引言电动机调速是各行各业中电动机应用系统的必需环节。直流电动机因其磁链与转矩电流各自独立，不存在耦合关系，能够获得很好的调速范围和调速精度，静、动态特性均比较好而获得广泛应用。交流（异步）电动机结构简单却因其磁链与电流强耦合，而且是多变量非线性系统，调速难度大，长期以来在调速系统的应用受到限制。直到近三十年来，一系列新型的传动调速技术的出现才开始了交流传动的新篇章。1．交流传动的发展简述首先是变压变频调速系统（VVVF），后来出现了矢量控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）调速系统。由于VVVF系统只是维持电动机内的磁链恒定，并没有解决磁链和电流强耦合的问题，其调速范围窄，调速性能也不佳。矢量控制是以转子磁场定向，采用矢量变换的方法，通过两次旋转坐标变换，实现异步电动机的转速和磁链控制的完全解耦。但实际上由于转子磁链很难准确观测，系统特性受电机参数的影响较大，且计算也比较复杂。1985年，德国的M.Depenbrock和日本的I.Takahashi先后提出直接转矩控制理论。直接转矩控制在定子坐标系下，避开旋转坐标变换，直接控制转子磁链，采用转矩和磁链的bang-bang控制，不受转子参数随转速变化而变化的影响，简化了控制结构，动态响应快，对参数鲁棒性好，因而得到广泛的深入研究和应用。2．矢量控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）的简略对比（1）控制原理：FOC是在转子磁通坐标系中，通过分别控制q轴和d轴定子电流分量，实现转速和磁链的解耦控制。其实质是通过坐标变换重建的电动机数学模型等效为直流电动机，从而象直流电动机那样进行快速的转矩和磁通控制。DTC是在定子坐标系下通过检测电动机定子电压和电流，采用空间矢量理论计算电动机的转矩和磁链，并根据与给定值比较所得差值，实现转矩和磁链的直接控制。（2）控制性能：FOC的调速范围较宽（1：20～200），调速精度较高，低速特性连续，响应速度较快，但受参数变化影响较大，且计算复杂，控制相对繁琐。DTC的调速范围较窄（1：15～100），调速精度也较高，响应速度快，低速特性有脉动现象，但其不仅计算简便，而且控制思想新颖，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确，动静态性能均佳，有广阔的应用前景。图1异步电动机的空间矢量等效电路直接转矩控制的基本思想是在准确观测定子磁链的空间位置和大小并保持其幅值基本恒定以及准确计算负载转矩的条件下，通过控制电动机的瞬时输入电压来控制电机定子磁链的瞬时旋转速度，来改变它对转子的瞬时转差率，达到直接控制电机输出的目的。二、数学模型1．异步电动机转矩的数学模型异步电动机的空间矢量等效图如图1所示该等效电路是在正交坐标系（α-β坐标系）上描述异步电动机的。其中：US（t）-----定子电压空间矢量iS（t）-----定子电流空间矢量ir（t）-----转子电流空间矢量ΨU（t）----定子磁链空间矢量Ψr（t）----转子磁链空间矢量ω-----电角速度则异步电动机在定子坐标系上各方程可表示如下：电压方程： （1）（2）磁链方程： （3）（4）转矩方程： （5）若用转子磁链代替定子电流，转矩方程将变成如下形式：（6）或 (7)θ是磁通角，即定子磁链与转子磁链之间的夹角。在实际运行中，保持定子磁链的幅值为额定值，以便充分利用电动机，而转子磁链的幅值由负载决定。如果要改变异步电动机的转矩，可通过改变磁通角θ来实现。2．异步电动机磁链的数学模型目前磁链模型主要有三种，分别适用于不同转速下应用。（1）u-i模型在30%额定转速以上，采用u-i模型，其表达式为：（8）从此式可看出，在计算过程中唯一所需了解的电动机参数是易于确定的定子电阻。同样，定子电压us（t）和转子电流is（t）也是易于确定的物理量，它们能以足够的精度被检测出来。计算出定子磁链后，再把定子磁链和测量所得的定子电流代入式（5）就可计算出电动机的转矩。此模型中关键是要准确确定定子磁链，即要求定子电压和定子电阻压降之间的差值存在且误差可忽略，而只有在30%额定转速以上时才能达到这一要求。（2）i-n模型在30%额定转速以下，由于定子频率很低（仅有几赫兹），电动机端电压很小，定子电阻RS的变化导致u-i模型中积分项is（t）RS误差较大，故采用i-n模型，其表达式为：（9）（10）在30%额定转速以下范围，磁链只能根据转速来正确计算。在i-n模型中正是用定子电流与转速来确定定子磁链。该模型在这个转速范围内是合适的。但要注意在使用i-n模型时要求准确测量角速度ω，这是因为角速度的测量误差首先引起转子磁链的误差，再由转子磁链
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文献1:This project aimed to develop a wireless system to detect and allow only the authorized persons. The system was based on Radio Frequency Identification (RFID) technology and consists of a passive RFID tag. The passive micro transponder tag collects power from the 125 KHz magnetic field generated by the base station, gathers information about the Tag ID and sends this information to the base station. The base station receives, decodes and checks the information available in its Database and Manchester code was used to send those information. The system performed as desired with a 10cm diameter antenna attached to the transponder. The Base Station is built by using the Popular 8051 family Microcontroller. It gets the tag ID and if the tag ID is stored in its memory then the microcontroller will allow the person inside. RFID Reader Module, are also called as interrogators. They convert radio waves returned from the RFID tag into a form that can be passed on to Controllers, which can make use of it. RFID tags and readers have to be tuned to the same frequency in order to communicate. RFID systems use many different frequencies, but the most common and widely used Reader frequency is 125 KHz.全部内容及下载地址:文献2: Choose controller according to your requirements of program memory(flash), RAM, ADC, EEPROM. 16kB of flash is sufficient to implement floodfill algorithm. If you are thinking of implementing floodfill algorithm then 256 bytes are required to store Map of the maze and 512 bytes are required for processing so you need atleast 1kBRAM to implement floodfill. ATmega16,32 and PIC18f452 are some controllerspopularly used in micromouse. If you are thinking of building just a wall follower then simple 8051 based controller likeAT89s52 can also be used. Stepper driving:Please read a step by step stepper motor guidefirst. There are two types of motors a) unipolar b) bipolar. Unipolar stepper motors can be used as bipolar steppers so prefer unipolar whilepurchasing stepper. You can use simple ULN2803 IC the circuit can be found in 8051 microcontroller by Mazidi. ULN2803 has eight darlington pair in a single package. It hascurrent carrying capacity of 500mA. so it will get heated up frequently will get damaged.So two ULN2803 can be connected in parallel to fix the problem but this is a chalta haiway of driving stepper. 全部见: 文献3:Stepper Motor Advantagesand DisadvantagesAdvantages1. The rotation angle of the motor isproportional to the input pulse.2. The motor has full torque at stand-still (if the windings are energized)3. Precise positioning and repeat-ability of movement since goodstepper motors have an accuracy of3 – 5% of a step and this error isnon cumulative from one step tothe next.4. Excellent response to starting/stopping/reversing.5. Very reliable since there are no con-tact brushes in the motor.Therefore the life of the motor issimply dependant on the life of thebearing.6. The motors response to digitalinput pulses provides open-loopcontrol, making the motor simplerand less costly to control.7. It is possible to achieve very lowspeed synchronous rotation with aload that is directly coupled to theshaft.8. A wide range of rotational speedscan be realized as the speed isproportional to the frequency全文见:
基于PLC的三相步进电动机控制系统字数:8923,页数:29 论文编号:ZD096 [摘要] 本文阐述了三菱公司生产的具有高性能价格比的微型可编程控制器三菱FX2N系列PLC，设计实现三相步进电动机正反转、加速、减速以及步数的控制系统。该系统充分利用了培训中讲述的可编程控制器（PLC）的多方面设计知识和方法，使得该系统可靠稳定，使其应用范围得到扩展。[关键词] 可编程控制器 PLC 三相步进电机系统[abstract] This article elaborated the Mitsubishi Corporation produces has the high performance price compared to miniature programmable controller Mitsubishi FX2N series PLC, the design realizes three-phase step-by-steps the electric motor to reverse, the acceleration, the deceleration as well as the step control system. This system has used the programmable controller which fully in training narrated (PLC) various design knowledge and the method, cause this system reliably stable, enables its application scope to obtain the expansion. [key word] programmable controller PLC three-phase step-by-steps the electrical machinery system 目 录摘要 1第一章 PLC 简介 31.1 PLC的发展历程 5第二章 三相步进电动机的基础知识 92.1 选题背景 92.2 三相步进电机简介 102.2.1 三相异步电动机的机械特性 142.2.2 三相异步电动机的正反转控制 162.2.3 三相异步电机的调速 18第三章 三相步进电机的控制 193.1 控制要求 193.2 怎样实现控制要求 193.3 PLC硬件的实现 193.3.1 I/O的分配 193.3.2 I/O的外部接线 20 3.4 PLC软件的实现 20第四章 系统整体调试 274.1 硬件安装 274.2 软件调试 27第五章 结束语 28第六章 参考文献 29以上回答来自:
电工技术核心期刊（电气类）排名1．中国电机工程学报2.电工技术学报3.电力系统自动化4.电网技术5.高电压技术6.电池7.电源技术8.电化学9.电工电能新技术10.中国电力11.高压电器12.继电器13.电力电子技术14.变压器15.电工技术杂志16.电气传动17.中小型电机18.低压电器19.电力自动化设备20.蓄电池21.微电机22.微特电机23.电机与控制学报24.电力系统及其自动化学报25.电气自动化26.电测与仪表27.大电机技术28.华北电力大学学报
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《中国电机工程学报》创刊于1964年，是由中国科学技术协会主管，中国电机工程学会主办的电力工业领域学术期刊。
学报主要刊登电力系统及其自动化、发电及动力工程、电工电机领域的新理论、新方法、新技术、新成果。
据2018年4月中国知网显示，《中国电机工程学报》总被下载7432106次，总被引446095次，（2017版）复合影响因子为4.505、（2017版）综合影响因子为3.199。根据2018年4月万方数据显示，《中国电机工程学报》2015年影响因子为2.71，载文量为9976，被引量为296718，下载量为1128848。2015年影响因子排名为全部统计源期刊（6735种）第67名；电工技术（101种）第0名。
办刊历史
1964年，《中国电机工程学报》创刊。
2015年，《中国电机工程学报》由旬刊变更为半月刊，每月5、20日出版。
2014年，成为国家新闻出版广电总局第一批认定学术期刊。
2016年，《中国电机工程学报》总被引频次达19265次，在全国6000多种科技期刊中排名第二位。
以上内容参考——百度百科 中国电机工程学报