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1、压源。可以看出，如果我们用4位二进制数字表示4个电力 元件的开关控制信号，并且第。3位分别控制电力开关元 件VT1VT4,则当控制信号的十进制码为N时，直流电压 源的输出电压为N*E。只要我们适当控制功率开关元件VT1、VT2、VT3、VT4,在逆变器的直流输入端电压就可以是最 小直流电压单元E的整数倍，这个整数大小在。15之间。这样一来就可以极大地改善直接转矩控制的灵活性。3设计方案？系统结构如图3-1,其基本思路是：首先假设定子磁链幅值为额定值，则 可以根据给定转速确定直流电压源的供电电压；然后根据定子磁链的电压一电流模型计算定子磁链的空间位置，确定开关组的状态是否发生改变：最后根据速度误

2、差、加速度确定在对应的电压空间矢量上是施加工作电压还是施加零电压。？在10%以上额定转速，特别是30%以上额定转速时，定子电压一电流模 型能够比较精确地确定定子磁链1。图21中直流电压源的调整范围为15 : 1,我们不难估算出系统定子磁链恒定情况下的调速范围为50 : 1到150 ： 1之 间。特别提醒的是，这里的调速范围是指额定转速向下调速的调速范围，如果进 行弱磁调速，调速范围将宽广得多。系统的最主要特点是结构简单，计算量小，在直接转矩控制系统中，没有独 立的转矩控制环节。其实，转矩控制包含在加速度环节中。我们对速度进行微分, 得到加速度，就是考虑的转矩控制问题。？4模糊控制器设计?4.1

3、 直流电源电压选择？根据定子电压与定子磁链的关系式?数），频率f对应周期丁。一个方波周期内是分成6个阶段的，在每一个阶段, 定子电压都是一个常数，所以正六边形磁链的一条边长可以写成?4.2 逆变器开关状态确定？逆变器开关状态由定子电压空间矢量的位置确定，请参看参考文献1。本 文给出了逆变器输出电压选择的模糊控制规则表如下：5仿真结果？异步电机参数：p = 15kW, J=0.076kgm2, Ls=1.39mH, Lr=0.79mH,Lm=18.9mH, pm=2, rs=0.081Q, rr=0.055。时,下图给出了速度仿真曲线。图51是给定转速200r/min,稳定后突然增加负载的响应曲

4、线。图52是给 定转速发生改变的响应曲线。从图中可以看出，系统响应速度快，抗干扰能力强。6总结？采用可调压直流电源供电后，可以在全调速过程中采用定子电压一电流模 型确定定子磁链，因而系统结构简单，计算速度快，速度响应快，鲁棒性好，抗 干扰能力强，调速范围广。但是直流电压源中的串联功率元件会增加系统功率损 耗和复杂程度，却是一个弱点。压源。可以看出，如果我们用4位二进制数字表示4个电力 元件的开关控制信号，并且第。3位分别控制电力开关元 件VT1VT4,则当控制信号的十进制码为N时，直流电压 源的输出电压为N*E。只要我们适当控制功率开关元件VT1、VT2、VT3、VT4,在逆变器的直流输入端电

5、压就可以是最 小直流电压单元E的整数倍，这个整数大小在。15之间。这样一来就可以极大地改善直接转矩控制的灵活性。3设计方案？系统结构如图3-1,其基本思路是：首先假设定子磁链幅值为额定值，则 可以根据给定转速确定直流电压源的供电电压；然后根据定子磁链的电压一电流模型计算定子磁链的空间位置，确定开关组的状态是否发生改变：最后根据速度误差、加速度确定在对应的电压空间矢量上是施加工作电压还是施加零电压。？在10%以上额定转速，特别是30%以上额定转速时，定子电压一电流模 型能够比较精确地确定定子磁链1。图21中直流电压源的调整范围为15 : 1,我们不难估算出系统定子磁链恒定情况下的调速范围为50

6、: 1到150 ： 1之 间。特别提醒的是，这里的调速范围是指额定转速向下调速的调速范围，如果进 行弱磁调速，调速范围将宽广得多。系统的最主要特点是结构简单，计算量小，在直接转矩控制系统中，没有独 立的转矩控制环节。其实，转矩控制包含在加速度环节中。我们对速度进行微分, 得到加速度，就是考虑的转矩控制问题。？4模糊控制器设计?4.1 直流电源电压选择？根据定子电压与定子磁链的关系式?数），频率f对应周期丁。一个方波周期内是分成6个阶段的，在每一个阶段, 定子电压都是一个常数，所以正六边形磁链的一条边长可以写成?4.2 逆变器开关状态确定？逆变器开关状态由定子电压空间矢量的位置确定，请参看参考文

7、献1。本 文给出了逆变器输出电压选择的模糊控制规则表如下：5仿真结果？异步电机参数：p = 15kW, J=0.076kgm2, Ls=1.39mH, Lr=0.79mH,Lm=18.9mH, pm=2, rs=0.081Q, rr=0.055。时,下图给出了速度仿真曲线。图51是给定转速200r/min,稳定后突然增加负载的响应曲线。图52是给 定转速发生改变的响应曲线。从图中可以看出，系统响应速度快，抗干扰能力强。6总结？采用可调压直流电源供电后，可以在全调速过程中采用定子电压一电流模 型确定定子磁链，因而系统结构简单，计算速度快，速度响应快，鲁棒性好，抗 干扰能力强，调速范围广。但是直流

8、电压源中的串联功率元件会增加系统功率损 耗和复杂程度，却是一个弱点。图2采样电路1. 3控制器控制器采用脉宽调制(PWM)方式控制供电电流的大小。PWM发生器由另一 个20MHz的单片机构成，主控制器和它采用中断的方式进行通讯，控制其增大或 减小脉宽。PWM信号通过光电隔离驱动主回路上的MOSFETo开关管、二极管、 LC电路构成开关稳压电源。用PWM方式控制的开关电源可以减小功耗，同时便 于进行数字化控制，但母线的纹波系数相对较大。PWM控制电路如图3所示。图3PWM控制电路2智能充电器的软件设计2.1数据测量通过A/D转换器转换为16进制数，直接存入单片机。电池电容量C则需要间接 计算，由

9、于每个循环周期检测电流一次，故可以利用电流值的积分求出电容量Co 考虑电池内阻r的影响，可以得到计算电容量的计算公式为：Cn+1=Cn+kM2-rt充电时间和剩余充电时间由上位机进行计算，剩余充电时间等于预设的充电 时间与已充电时间的差值。其中，预设时间可根据电池的型号预先得到。2. 2单片机控制程序设计对于不同的电池和不同的参数，单片机需要设定不同的充电参数，选择不同的 充电策略。另外，程序需要在电池过电流、过电压等异常情况下强制终止充电。 以锂离子电池为例，一般采用恒流-恒压充电方式，其充电过程包括小电流预充电、 大电流充电、恒压充电等几部分。其充电控制程序流程图如图4所示。图4充电控制策

10、略程序在控制恒定电流和恒定电压的过程中,采用比例控制，即如果充电电流I大于 设定电流Is,就按照比例减小脉宽;反之按照比例增大脉宽。单片机还需要接收和 处理上位机的命令，并根据上位机的要求将数据实时回送给上位机。两者的通讯 协议要在程序中预先设定。2. 3上位机处理程序设计上位机程序由VisualC+编写。其任务是每隔1秒钟向串口发送一个查询命 令，并读取单片机回送的信息，提取充电电流、充电电压、工作状态等参数。参数 经过数制转换和计算后进行显示。软件有着良好的用户界面，可以方便地观测电 池目前的工作状态以及剩余充电时间等信息。上位机程序会同时把读到的数据存 储到文件中，这些数据可以利用其它数

11、学软件（如Matlab）进行处理。另外，程序在初始化时要把充电电池的型号参数发送给智能充电器，参数一般 包括充电电池的种类（锂离子电池、银镉电池）、充电电池的容量（单位为mAh）等。 根据不同的电池型号，单片机可以设定不同的充电参数，程序可以直接控制单片机 的运行与停止。3智能充电器的应用试验3. 1充电性能试验这里选用型号为US18650的SONY锂离子电池,其额定容量为1800mAh; 经过测量,电池在4.2V左右时的内阻约为0.3。取恒流充电电流为1/3C=0.6A, 截止电压为4.2V,充电结束标志电流为0.06A,进行充电试验。图5为充电过程的 电压、电流和电容量的曲线。图5锂离子电池充电性能试验图6NOKIA商用电池充电试验充电时间约为240分钟，如果需要进一步缩短充电时间,只需在初始化时设定 更大的充电电流即可。因为采用PWM控制器，所以电源供电的效率高，从供电电 源到充电电池的工作效率，最低时在85%左右。充电电流波动较大,波动系数约为5%o3. 2智能充电器通用性试验选用NOKIA6100锂离子电池（额定容量为550mAh）,用恒流-恒压充电方式进行充电，取恒流充电电流为0.15A,截止电压为4.2V,充电曲线如图6所示。从充电曲线来看,电池电压达