直流串励电动机的建模和仿真-翻译.docVIP

译文 直流串励电动机的建模与仿真 摘要 直流串励电机是需要高转矩/速度之比为机电应用的首选。本文描述了系统的设计和实现一种开环直流电机的速度控制,这是基于一个微控制器和IGBTs。不断尝试的设计既昂贵又费时。这样的问题就解决了这里利用模拟工具,可以预测动态行为系统的机械和电子组件组成的。沿着纸的模拟显示提供令人满意的协议与实验室的测量结果。 简介 直流串励电机牵引通常应用需要高扭矩/速度之比的情况。这些都是电动轮椅,高尔夫球车、升降机、起重机、致动器的武器等。[8]。在一个典型的应用包括人类操作员驾驶一台直流电机通过一个油门踏板或一根杆。电子系统规范电力输入一部电机按照踏板或杠杆的立场,习惯上被称为速度控制。这样的一个系统应用在开环或是闭环情况下[8]。而闭环系统应用要求精度高,有很多情况下的开环系统就够了。本文是关于后者。 一个典型的直流电机的速度控制往往具有其内在的讯号产生和处理模拟电路和功率驱动阶段MOSFET模块由几个平行[1]。这个典型的控制,可改善其模拟功能取代或优势互补与数码照片,除此之外,每个平行布置,替代mosfet与一个单一的IGBT模块[9]。改进后的控制也因此结果更可靠、低成本和更简单的生产。一种开环的数字速度控制的基础上,最后提出了一种IGBTs和这里发展起来的。本文的主要目的,不过是呈现方法论受雇于这些作者为开发出的原型提出工作速度控制。 设计原型通常是实现机电由一个尝试和错误的过程,其中,大部分是非常昂贵又费时。它提出了在此可以减轻弊端,通过合理结合计算机模拟本质上和实验室测验。结合模拟的电动马达和它的速度控制做成很简单的模型运用为电机和/或为电子控制模块[第1、8、12]。 这里的工作报告,详细电机模型开发的。然后,该模型为达到调整好很近的模拟和匹配的实际性能试验台被作为测验电机。后来,模型的构建提出了速度控制模型的使用厂家提供其组成的电子装置。最后,合模拟了电机和电机速度控制运用于精炼和调试该控制器设计,甚至在它的建模之前。 如今,各种可以仿真的软件包,例如,模拟机电从MathWorks MATLAB-SIMULINK[11],INTUSOFT香料, Mentor Graphics Mechatronics Library,打个比方,PSPICE军刀从[7]从OrCad等。当一些这些包裹提供通用模型的各种电力电子设备和/或机电组件的使用,其他制造商提供方便specic装置模型以及用户的发展模型。通用仿真模型通常允许快速发展;另一方面,然而,这些模型通常不能让使用者所要达到的一个与实际之间的模拟和实际性能。关于PSPICE的使用,制造商都提供了模型和用户模型物的开发。后者是通过延长称为模拟行为建模(ABM)[7]。由于这个原因,其成本相对较低,PSPICE被用于工作报告了这里。在以前的工作,由其他作者的反弹道导弹已应用于施工做了详细的IGBT模型[3]。本文采用,而《反弹道导弹》建设的直流系列电动机模型,详细的IGBTs和其他电子设备为手段的厂家提供的模型。 2。对直流电机的速度控制的主要功能 油门踏板为电动马达,通常是耦合机械变阻器,翻译其位置输入电压信号反馈到速度控制。第一个函数为这个控件是因此制约的踏板信号用于去除噪声和平滑变阻器速度突然变快或是突然变慢。 使用这种速度的控制,那么其第二功能条件信号中包含的后代,也会被切换波形输出功率的电子装置。脉冲宽度调制(PWM)已经成为一种普遍采用的这些波形生成方法[1]。第三个功能是向客户提供的转速控制所需的功率直流电机。这是进行控制的功率输出阶段通常由电力半导体元件:二极管整流器、IGBT,MOSFET等,[6]。第四个也是最后一个功能被认为是在这里就是提供保护机制为控制的本身,因为电机和权限的用户。主要保护的一个列表功能如下: 1.充分保护的启动电压。 2.在对抗绕组过载电流。 3.保护,防止踏板的信号的损失。 4.对于低电池电压保护。 5.保护,防止高温。 6.缺乏保护开关信号的功率驱动门。 3。所提出的设计为一个直流电机的速度控制 当前数字技术优势提供几个明显的功能模拟的产生PWM开关信号和处理的方法保护信号的直流电机的速度控制。一个单处理器取代模拟模块和与之相关的几种离散组件[1]。控制的物理尺寸和制造成本将因此而被降低,同时也可以提高其可靠性。图1显示一个框图为提出的速度控制。微控制器使用这里是MC68HC811内含八8位A / D转换器。 制约的踏板电路信号进行如图2号。第一次的变阻器电压输入OpAmp 1(TL084)。如果变阻器连接丢失分流电阻Rpp确保Vcond到零。这因此实现的功能损失的保护踏板的信号。然后OpAmp输出的1进入D1允许两种不同的时间常数,一为加速和其