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农用机器人底盘控制系统的设计 被引量:1
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作者 张艳兵 徐鹏跃 +1 位作者 李卓 张洪强 《农机化研究》 北大核心 2025年第6期208-213,共6页
农用机器人可以执行农业种植、收割、施肥、喷洒农药、除草和土壤分析等生产活动,能够显著提高农业生产的效率。农用机器人的底盘可以保证在不平坦的地形和复杂的障碍物中自由移动,其稳定性、灵活性和可靠性直接影响机器人的导航能力和... 农用机器人可以执行农业种植、收割、施肥、喷洒农药、除草和土壤分析等生产活动,能够显著提高农业生产的效率。农用机器人的底盘可以保证在不平坦的地形和复杂的障碍物中自由移动,其稳定性、灵活性和可靠性直接影响机器人的导航能力和任务执行效率。为了进一步促进农用机器人的智能化和高效化,基于CANopen通讯协议与伺服电机驱动通信,设计了一套完整、高效的运动控制算法,保证农业机器人底盘可以在田间灵活、高效地移动,实现了多种运动方式,并保证底盘能在复杂的施工环境中灵活移动。田间测试表明:在不同的农田环境中,底盘能够灵活地适应地形和避开障碍物,实现了多种运动方式的转换,并高效地完成农业生产任务。 展开更多
关键词 农用机器人 底盘控制系统 CANopen通讯协议 伺服电机驱动通信 运动控制算法
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虑及时变时滞的伺服电机传动系统稳定性分析
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作者 陈子欢 周占民 +2 位作者 王鑫 于齐 李旭 《电子测量技术》 北大核心 2025年第3期26-34,共9页
针对伺服电机传动系统建模过程对时滞的考虑不够充分、控制增益的整定缺乏以系统稳定为前提给出的分析、系统稳定判据保守性相对较高的问题,本文提出了一个具有更低保守性的时滞相关稳定判据。首先在惯量结构模型考虑时变时滞并通过设... 针对伺服电机传动系统建模过程对时滞的考虑不够充分、控制增益的整定缺乏以系统稳定为前提给出的分析、系统稳定判据保守性相对较高的问题,本文提出了一个具有更低保守性的时滞相关稳定判据。首先在惯量结构模型考虑时变时滞并通过设计相应的控制器建立了时滞闭环系统状态空间方程,然后利用Lyapunov泛函分析法结合自由权矩阵、时滞分割、积分不等式等技术以降低稳定判据的保守性。通过运行MATLAB程序得出了由该稳定判据保证系统稳定的控制器增益适用时滞范围,并得出本文判据使系统稳定的最大时滞上界提高了46.33%,验证了本文判据具有更低的保守性。本文的稳定性分析研究为更复杂的伺服电机传动系统分析与控制提供理论参考。 展开更多
关键词 稳定性分析 LYAPUNOV-KRASOVSKII泛函 伺服电机传动系统 时变时滞 状态空间
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柔性机械臂运动速度的PI控制策略 被引量:1
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作者 李小彭 陈国文 +1 位作者 尹猛 付嘉兴 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1409-1416,共8页
柔性机械臂和柔性负载会随着机械臂位姿的改变,导致转动惯量等具体参数发生改变,进而对伺服驱动系统的输出转速产生影响.采用相同阻尼系数的极点配置方法对驱动系统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制器参数进行调节,使PI控制... 柔性机械臂和柔性负载会随着机械臂位姿的改变,导致转动惯量等具体参数发生改变,进而对伺服驱动系统的输出转速产生影响.采用相同阻尼系数的极点配置方法对驱动系统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制器参数进行调节,使PI控制器随机械臂位姿改变自动调节参数,动态稳定电动机输出转速.根据拉格朗日原理和连续体振动理论建立数学模型,通过状态方程获得传递函数,采用相同阻尼系数极点配置方法调节PI控制器参数,应用到转速环控制中.分析阻尼系数与自然频率对系统谐振峰值、谐振频率和带宽的影响.通过数值仿真证明,合理调节阻尼系数可以减小伺服驱动系统转速波动.通过与齐格勒-尼科尔斯法则自整定(Ziegler-Nichols self-tuning,Z-N)方法的对比,表明相同阻尼系数的极点配置方法使系统达到稳定的时间更短. 展开更多
关键词 柔性机械臂 柔性负载 PI控制器 相同阻尼系数极点配置法 伺服驱动系统
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基于电机-磁流变阻尼器混合驱动的绳索牵引上肢康复机器人的设计与应用
4
作者 王立翌 李会军 +1 位作者 陆叶 宋爱国 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1994-2002,共9页
传统的末端牵引康复机器人一般使用电机驱动,连杆传动,难以避免惯性和刚性器件对系统动态性能的影响。针对以上问题,研制了一种基于混合驱动的绳索牵引式上肢康复机器人系统。系统采用绳索牵引末端的方式驱动机器人运动,实现在大工作空... 传统的末端牵引康复机器人一般使用电机驱动,连杆传动,难以避免惯性和刚性器件对系统动态性能的影响。针对以上问题,研制了一种基于混合驱动的绳索牵引式上肢康复机器人系统。系统采用绳索牵引末端的方式驱动机器人运动,实现在大工作空间内的柔顺操作。设计了具有低惯性特性的电机-磁流变阻尼器混合驱动系统,以替代传统的电机驱动。结合动作捕捉系统,设计了被动和镜像两种训练模式,以实现脑卒中患者的上肢康复训练。实验证明,混合驱动系统可输出3.5 N·m的转矩;被动训练模式中,机器人在600×500×350 mm的工作空间内,轨迹跟踪误差小于8 mm;镜像训练模式中,轨迹平均跟踪误差为6.34 mm。结果表明,系统的驱动方法和训练模式安全有效。 展开更多
关键词 上肢康复机器人 绳索牵引 电机-磁流变阻尼器混合驱动 多模式康复训练
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基于矢量控制技术的伺服驱动系统 被引量:1
5
作者 袁全 王岩 +5 位作者 赵璨 张传锦 郭爽爽 李琦 李伟 于涵川 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第10期69-72,126,共5页
针对伺服驱动系统精度低、动态响应慢、稳定性差等问题,对双绕组永磁同步电机的矢量控制技术进行了深入的研究。优化和改进控制策略、系统硬件和软件程序。提出新的解决方案,设计伺服驱动系统。搭建试验平台,对系统进行功能和性能测试... 针对伺服驱动系统精度低、动态响应慢、稳定性差等问题,对双绕组永磁同步电机的矢量控制技术进行了深入的研究。优化和改进控制策略、系统硬件和软件程序。提出新的解决方案,设计伺服驱动系统。搭建试验平台,对系统进行功能和性能测试。实验结果表明:系统响应速度快、稳定性强,电机的控制精度和抗干扰能力也得到了明显提高,满足系统设计需求。 展开更多
关键词 伺服驱动系统 矢量控制技术 双绕组永磁同步电机 控制策略
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搬运机器人伺服系统的研究 被引量:14
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作者 郭毓 马勤弟 +2 位作者 许春山 胡斌 毛建 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期332-336,共5页
为实现搬运机器人高精度位置伺服控制 ,采用了现代数字伺服技术 ,包括交流驱动、分级控制、数字信号处理 (DSP)、总线通讯及系统软硬件保护等新技术 ,使机器人运行可靠 ,达到了精度高、速度快及平稳性好的控制要求。该文重点介绍伺服系... 为实现搬运机器人高精度位置伺服控制 ,采用了现代数字伺服技术 ,包括交流驱动、分级控制、数字信号处理 (DSP)、总线通讯及系统软硬件保护等新技术 ,使机器人运行可靠 ,达到了精度高、速度快及平稳性好的控制要求。该文重点介绍伺服系统设计方案及特点 ,并针对伺服系统位置环、速度环、电流环参数以及伺服周期的确定方法进行了较为全面的讨论 ,最后介绍了伺服系统软硬件保护措施。 展开更多
关键词 机器人 交流电动机传动 伺服系统 数字信号处理
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机床进给用直接驱动直线伺服电动机 被引量:12
7
作者 夏加宽 刘晓霞 +2 位作者 王成元 刘裕先 李东 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2003年第4期8-11,共4页
针对现代数控机床高速、高精发展趋势 ,分析了机床进给系统应用直线电动机的优缺点。阐述了不同结构类型直线电动机的特点及其相应的应用场合。
关键词 直线电动机 伺服系统 直接驱动 数控机床
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基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统 被引量:8
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作者 邓雄飞 胡旭东 +2 位作者 鲁文其 刘虎 王玮 《机电工程》 CAS 2014年第1期32-37,共6页
目前国内的拉床多采用液压驱动,针对其存在加工质量(精度和光洁度)不佳、能源浪费和环境污染等的问题,在技术成熟和性能优越的永磁交流伺服系统的基础上,设计了一款基于永磁交流伺服系统同步驱动的拉床系统。首先给出了电伺服同步驱动... 目前国内的拉床多采用液压驱动,针对其存在加工质量(精度和光洁度)不佳、能源浪费和环境污染等的问题,在技术成熟和性能优越的永磁交流伺服系统的基础上,设计了一款基于永磁交流伺服系统同步驱动的拉床系统。首先给出了电伺服同步驱动的立式内拉床的机构图,并对该机构图的性能特点进行了分析。重点阐述了主溜板伺服同步驱动系统、调刀伺服驱动系统和拉床控制系统软件设计方案,并采用共享指令的同步控制策略来确保拉床同步性能。最后,以立式内拉床为对象,在20 t的负载力下进行了试验测试。测试结果表明,设计的基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统具有成本低、可行性好、同步性能测试稳定、加工精度高等优点,对国内拉床的发展具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 永磁交流伺服系统 控制系统 立式内拉床 同步驱动 调刀伺服
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基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制 被引量:23
9
作者 邓永停 李洪文 +1 位作者 王建立 贾建禄 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2088-2095,共8页
为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响,提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项,用卡尔曼滤波器估计外部扰动项。设计了含积分作用的滑模面,以保证电机转速... 为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响,提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项,用卡尔曼滤波器估计外部扰动项。设计了含积分作用的滑模面,以保证电机转速的无静差跟踪;采用了指数趋近律,以提高趋近速度并削弱抖振。卡尔曼滤波器估计得到的系统外部扰动前馈补偿至控制器的输出,用于有效降低滑模控制器的不连续切换项造成的系统抖振。实验结果显示:跟踪设定的600r/min转速时,控制器稳态转速精度达到±1r/min。电机在以600r/min稳速运行时,设计的控制器在1.6N·m的外部转矩扰动下的最大转速波动比传统PI控制器的转速波动减小了2%。仿真分析和实验数据表明基于卡尔曼滤波器的自适应滑模控制器对交流伺服控制系统具有较强的抗扰动性、鲁棒性以及良好的稳态性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 交流伺服系统 自适应滑模控制 卡尔曼滤波器 转速控制
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永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合振动特性分析 被引量:11
10
作者 林利红 陈小安 +1 位作者 周伟 缪莹赟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期48-53,共6页
为了研究永磁交流伺服精密驱动系统中存在的多物理过程、多参量复杂耦合关系,提出了对该系统进行机电耦合振动特性分析的观点。从全局机电耦合的角度,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了机电耦合分析,将该系统归纳为三质量两轴系统,建立... 为了研究永磁交流伺服精密驱动系统中存在的多物理过程、多参量复杂耦合关系,提出了对该系统进行机电耦合振动特性分析的观点。从全局机电耦合的角度,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了机电耦合分析,将该系统归纳为三质量两轴系统,建立了三质量两轴系统的机电耦合振动数学模型和仿真模型,仿真分析了由于电流调节器参数、阻尼、谐波扰动、间隙以及负载扰动等因素引起的系统机电耦合振动动态过程,并通过实验验证了机电耦合振动仿真模型的正确性。该机电耦合振动特性分析对提高系统的动态性能具有重要的意义。 展开更多
关键词 精密传动 永磁交流伺服精密驱动系统 机电耦合 振动
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工业机器人驱动系统现状与展望 被引量:10
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作者 黄敏高 龚仲华 王芳 《机床与液压》 北大核心 2018年第3期79-83,共5页
伺服驱动系统是决定工业机器人性能的核心部件,它历来是工业机器人和数控系统生产厂家研究的重点。为了将新技术和新型功能应用到产品设计中,进一步提高工业机器人伺服驱动系统的性能,根据掌握的资料文献,对工业机器人伺服驱动系统及驱... 伺服驱动系统是决定工业机器人性能的核心部件,它历来是工业机器人和数控系统生产厂家研究的重点。为了将新技术和新型功能应用到产品设计中,进一步提高工业机器人伺服驱动系统的性能,根据掌握的资料文献,对工业机器人伺服驱动系统及驱动电机、编码器等核心部件的主要研究成果与进展情况进行了综述;对伺服执行器、直接驱动电机、组合式编码器等新产品的结构原理和技术特点进行了具体描述。指出了高速、高精度、小型化、集成化、网络化是当代伺服驱动系统的技术发展方向;并对当前存在的问题和未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 工业机器人 驱动系统 电机 伺服执行器 编码器
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双电机驱动伺服系统齿隙非线性自适应控制 被引量:12
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作者 赵国峰 陈庆伟 胡维礼 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期187-192,共6页
该文以参数未知的双电机驱动伺服系统为研究对象,针对施加偏置力矩后的系统,应用Backstepping方法选择控制Lyapunov函数(CLF),设计了基于状态反馈的自适应控制策略,完全消除了齿隙非线性对系统的影响。理论分析和仿真研究表明,该方案能... 该文以参数未知的双电机驱动伺服系统为研究对象,针对施加偏置力矩后的系统,应用Backstepping方法选择控制Lyapunov函数(CLF),设计了基于状态反馈的自适应控制策略,完全消除了齿隙非线性对系统的影响。理论分析和仿真研究表明,该方案能够保证系统稳定地跟踪参考输入,同时保证整个控制系统渐近稳定。 展开更多
关键词 齿隙非线性 BacKSTEPPING 自适应控制 伺服系统 多电机驱动
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两轮自平衡机器人控制系统的设计 被引量:18
13
作者 陈伟 延文杰 +1 位作者 周超英 杜志江 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第4期117-120,共4页
针对自行设计的两轮自平衡机器人Opyanbot建立了动力学模型,应用最优控制和两轮差动等控制方法设计了控制器,提出了针对两轮自平衡机器人平衡和行进的新策略。为了提高两轮自平衡机器人的控制效果,利用基于DSP数字电路的全数字智能伺服... 针对自行设计的两轮自平衡机器人Opyanbot建立了动力学模型,应用最优控制和两轮差动等控制方法设计了控制器,提出了针对两轮自平衡机器人平衡和行进的新策略。为了提高两轮自平衡机器人的控制效果,利用基于DSP数字电路的全数字智能伺服驱动单元IPM100分别精确控制左右轮电机,并利用上位机实时控制机器人的运动状态,提高了控制精度、可靠度和集成度,得到了很好的控制效果。 展开更多
关键词 两轮自平衡机器人 控制系统设计 最优控制 数字伺服驱动
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直驱容积控制电液伺服系统模型与动态特性 被引量:14
14
作者 刘军龙 姜继海 +2 位作者 欧进萍 张春巍 刘庆和 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期61-65,共5页
为了研究直接驱动容积控制电液伺服系统动态响应特性不高的原因,分别建立直驱容控电液驱动系统的电机控制、液压动力机构和液压执行机构等子系统的力学模型,并建立直驱容控电液伺服作动器的数学模型.利用MATLAB软件对系统主要部件进行... 为了研究直接驱动容积控制电液伺服系统动态响应特性不高的原因,分别建立直驱容控电液驱动系统的电机控制、液压动力机构和液压执行机构等子系统的力学模型,并建立直驱容控电液伺服作动器的数学模型.利用MATLAB软件对系统主要部件进行数值仿真分析.结果表明,系统动态特性不高的根本原因是泵控动力机构的动态特性不高.对系统各组成部件的动态特性进行了分析,并提出改进系统性能的措施与策略. 展开更多
关键词 直驱容控电液伺服系统 动态特性 电机控制 液压动力机构 数值仿真
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基于模糊自学习的交流直线伺服系统滑模变结构控制 被引量:26
15
作者 孙宜标 郭庆鼎 孙艳娜 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第1期52-56,共5页
针对直接驱动直线式交流伺服系统,提出了一种基于模糊自学习的滑模变结构控制方案。在常规的滑模控制中引入模糊自学习方法,在不影响滑模控制系统完全鲁棒性的情况下,有效地削弱滑模切换控制所产生的抖振。仿真结果表明该方案对系统... 针对直接驱动直线式交流伺服系统,提出了一种基于模糊自学习的滑模变结构控制方案。在常规的滑模控制中引入模糊自学习方法,在不影响滑模控制系统完全鲁棒性的情况下,有效地削弱滑模切换控制所产生的抖振。仿真结果表明该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性,抖振得到了明显的抑制。系统具有良好的动、静态性能。 展开更多
关键词 交流直线伺服系统 滑模变结构控制 模糊控制 自学习
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大型望远镜交流伺服控制系统综述 被引量:13
16
作者 邓永停 李洪文 王建立 《中国光学》 EI CAS CSCD 2015年第6期895-908,共14页
本文主要介绍了当前国际上地基大口径望远镜交流伺服控制系统的发展现状,详细论述了望远镜驱动方式的选择、交流永磁同步力矩电机的应用情况、控制系统的硬件组成以及伺服系统的控制策略。讨论了大型望远镜交流伺服控制系统设计的难点... 本文主要介绍了当前国际上地基大口径望远镜交流伺服控制系统的发展现状,详细论述了望远镜驱动方式的选择、交流永磁同步力矩电机的应用情况、控制系统的硬件组成以及伺服系统的控制策略。讨论了大型望远镜交流伺服控制系统设计的难点及未来发展趋势,为大型望远镜交流伺服控制系统的设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 大型望远镜 交流伺服系统 永磁同步力矩电机 综述
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普通机床数控化改造设计中关键问题的研究 被引量:38
17
作者 罗永顺 曾伟民 甄任贺 《机床与液压》 北大核心 2005年第6期193-195,203,共4页
在数控机床改造的过程中,如何进行电机参数的计算和选择、数控系统的选择和电气系统的非标准化设计是目前数控化改造工作中普遍存在的问题。本文针对这些关键问题作了分析,并提出了相应的解决办法。
关键词 数控机床 数控化改造 步进电机 交流伺服电机 数控系统 电气控制系统
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仿人机器人一体化关节微小型伺服控制器的研制 被引量:4
18
作者 王宏佳 杨明 +1 位作者 贵献国 徐殿国 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期294-298,共5页
对仿人机器人一体化关节驱动的技术要求,基于永磁同步电机(PMSM)的矢量控制原理,从电机驱动、电源系统、电流采样和印刷电路板等方面进行了创新性、微小型化设计,研制出了两种可用于机器人关节驱动的微小型高性能伺服控制器,给出... 对仿人机器人一体化关节驱动的技术要求,基于永磁同步电机(PMSM)的矢量控制原理,从电机驱动、电源系统、电流采样和印刷电路板等方面进行了创新性、微小型化设计,研制出了两种可用于机器人关节驱动的微小型高性能伺服控制器,给出了各部分功能模块的设计方法和解决方案。实验结果表明,所设计的伺服控制器的体积、重量满足微小型化要求,而且控制速度、精度高,具有很强的通用性、可扩展性和可移植性,适用于多种机器人控制,对于微小型驱动控制技术的自主创新及产业化具有重要的理论和实践价值。 展开更多
关键词 一体化关节驱动 微小型伺服控制器 交流伺服系统 永磁同步电机(PMSM) 矢量控制
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永磁同步电机伺服系统 被引量:24
19
作者 郭宏 郭庆吉 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期82-89,共8页
在数控机床、工业机器人等FA设备中,永磁同步电动机伺服系统得到了相当广泛的应用。研制高性能的永磁同步电动机伺服系统是机电工作者所面临的一项重要任务。本文较全面地论述了永磁同步电动机伺服系统的特点、原理构成、基本设计原... 在数控机床、工业机器人等FA设备中,永磁同步电动机伺服系统得到了相当广泛的应用。研制高性能的永磁同步电动机伺服系统是机电工作者所面临的一项重要任务。本文较全面地论述了永磁同步电动机伺服系统的特点、原理构成、基本设计原则及若干研究方向。 展开更多
关键词 同步电动机 伺服驱动系统 永磁电机
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二极管中点钳位型三电平逆变器—交流电机调速系统的高精度建模与分析 被引量:15
20
作者 梅杨 孙凯 黄震 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期200-207,共8页
在将二极管中点钳位型三电平逆变器—交流电机调速系统应用于实际的工业场合时,高精度的仿真模型是必不可少的设计与分析工具。本文深入地分析了三电平逆变器—异步电机调速系统的运行机理、调制方式与控制策略,基于Matlab/Simulink建... 在将二极管中点钳位型三电平逆变器—交流电机调速系统应用于实际的工业场合时,高精度的仿真模型是必不可少的设计与分析工具。本文深入地分析了三电平逆变器—异步电机调速系统的运行机理、调制方式与控制策略,基于Matlab/Simulink建立了完整的仿真分析模型。在建模过程中充分考虑了影响仿真模拟精度的关键要素,包括IGBT的动态开关过程、空间矢量调制过程中的死区设置以及异步电机的空载转矩等。将通过仿真分析模型获得的仿真结果与实验样机上取得的测试结果进行了全面的比较。结果表明,稳态运行时电机电压、电流的相对模拟误差小于4%,电流谐波畸变率的相对模拟误差仅为10.78%,负载转矩动态变化时电机电流整定时间的相对模拟误差小于9%。上述结果充分证明了本文建立的三电平逆变器-异步电机调速系统仿真分析模型具有非常高的模拟精度,为设计研发相关的实际系统装置提供了重要的设计工具和分析手段。 展开更多
关键词 三电平逆变器 交流电机 调速系统 建模 精度
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