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电机控制范文1
关键词:步进电机控制系统,插补算法,变频调速,软硬件协同仿真
1引言
作为一种数字伺服执行元件,步进电机具有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点,广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。为了实现步进电机的简易运动控制,一般以单片机作为控制系统的微处理器,通过步进电机专用驱动芯片实现步进电机的速度和位置定位控制。
2圆弧插补改进算法
逐点比较插补算法因其算法简单、易实现且最大误差不超过一个脉冲当量,在步进电机的位置控制中应用的相当广泛[1]。圆弧插补中,为了确定一条圆弧的轨迹,可采用:给出圆心坐标、起点坐标和终点坐标;给出半径、起点和终点坐标;给出圆弧的三点坐标等。在算法实现时这些参数若要存放在单片机内部资源有限的数据存储器(RAM)中,如果要经过复杂的运算才能确定一段圆弧,不但给微处理器带来负担,而且要经过多步运算,往往会影响到算法的精确度。因此选取一种简单且精确度高的插补算法是非常必要的。本文提出了一种改进算法:在圆弧插补中,无论圆弧在任何位置,是顺圆或是逆圆,都以此圆弧的圆心作为原点来确定其他坐标。因此只须给出圆弧的起点坐标和圆弧角度就可以确定该圆弧。如果一个轴坐标用4个字节存储(如12.36),而角度用2个字节存储(如45°),则只需要10个字节即可确定一段二维的圆弧。较之起其他方法,最多可节省14个存储单元。现以第I象限逆圆弧为例,计算其终点坐标。如图1所示,(X0,Y0)为圆弧的起点坐标,(Xe,Ye)为圆弧的终点坐标,θ为圆弧的角度。
图1圆弧轨迹示意图
圆弧半径:,
终点坐标:
终点坐标相对X轴的角度:
本系统要求输入的角度精确到1度,输入坐标的分辨率是0.01,单片机C语言的浮点运算能精确到0.000001,按照上面的公式算出的终点坐标,虽存在误差,但这个误差小于1%,能够满足所要求的精确度。
3步进电机的变频调速
虽然步进电机具有快速启停能力强、精度高、转速容易控制的特点,但是在实际运行过程中由于启动和停止控制不当,步进电机仍会出现启动时抖动和停止时过冲的现象,从面影响系统的控制精度。尤其是步进电机工作在频繁启动和停止时,这种现象就更为明显[2]。为此本文提出了一种基于单片机控制的步进电机加减速离散控制方法。加减速曲线如图2所示,纵坐标是频率f,单位为脉冲/秒或步/秒。横坐标时间t,单位为秒。步进电机以f0启动后加速至t1时刻达到最高运行频率f,然后匀速运行,至t2时刻开始减速,在t5时刻电机停转,总的步数为N。其中电机从静止加速至最高运行频率和从最高运行频率至停止至是步进电机控制的关键,通常采用匀加速和匀减速方式。
图2时间与频率的函数图
图3离散化的时间变频图
采用单片机对步进电机进行加减速控制,实际上就是改变输出脉冲的时间间隔,可采用软件和硬件两种方法。软件方法依靠延时程序来改变脉冲输出的频率,其中延时的长短是动态的,该方法因为要不停地产生控制脉冲,占用了大量的CPU时间;硬件方法是依靠单片机内部的定时器来实现的,在每次进入定时中断后,改变定时常数(定时器装载值),从而升速时使脉冲频率逐渐增大,减速时使脉冲频率逐渐减小。这种方法占用CPU时间较少,是一种效率比较高的步进电机调速方法。考虑到单片机资源(字长)和编程的方便,不需要每步都计算定时器装载值。如图3所示,采用离散方法将加减速曲线离散化。离散化后速度是分台阶上升的,而且每上升一个台阶都要在该台阶保持一段时间,以克服由于步进电机转子转动惯量所引起的速度滞后。只有当实际运行速度达到预设值后才能急速加速,实际上也是局部速度误差的自动纠正。
4系统软硬件协同设计
对于51系列单片机的软件开发,传统的方法是在PC机上采用Keil等开发工具进行程序设计、编译、调试,待程序调试通过之后生成目标文件下载至单片机硬件电路再进行硬件调试[3]。这种方法只有硬件电路完成之后才能进行系统功能测试,若此时发现硬件电路存在设计问题且必须进行修改时就会显着影响系统开发的成本和周期。为此,本文采用了系统软硬件协同仿真的开发方法,使得硬件电路实现前的功能测试成为可能。同时硬件电路的软件化仿真为硬件电路的设计与实现提供了有力的保障。其中在KeiluVision2集成开发环境下,实现步进电机控制系统的程序设计、编译、调试,并最终生成目标文件*.hex,而由英国ProteusLabcenterelectronics公司所提供的EDA工具Proteus则利用该目标文件*.hex实现对步进电机控制系统硬件电路功能的测试。
图4步进电机控制系统硬件电路仿真
如图4所示,单片机AT89C55司职步进电机控制器,通过运行在KeiluVision2环境下所开发的程序来控制两个步进电机驱动芯片L298,从而实现对AXIS_X/AXIS_Y两轴步进电机的联动控制。L298驱动芯片的步进脉冲输入信号来自AT89C55P0端口,使能信号ENABLEA与ENABLEB并联接到AT89C55的P3.0、P3.1口,由程序控制实现步进电机的使能,从而避免电机线圈处于短路状态而烧坏驱动芯片。4x4键盘阵列接AT89C55的P1端口,通过程序设计定义每个按键的具体功能。LCD的数据端口DB0~DB7接AT89C55的P2端口,控制端口RS,RW,E分别接单片机的P3.5,P3.6,P3.7口。相关的参数值、X/Y轴坐标值可以通过LCD以文本方式显示。本文采用软硬件协同仿真的方法经过设计à测试à修正à再测试一次次迭代开发,在制作控制系统硬件电路之前即可实现对系统整机功能的测试。待系统程序和硬件电路设计方案最终完善之后便可以实际制作如图5所示的硬件电路。显然该种方法可以显着提高系统软硬件开发的成功率,从而有效降低系统的开发周期和开发成本。
5应用实例
图5即是根据图4进行硬件电路仿真的最终结果所制作的步进电机控制系统电路板。该电路驱动X/Y轴步进电机通过滚珠丝杆带动二维工作台作联动,并由一只铅笔模拟加工刀具将所要加工的二维轨迹描绘出来。
图5步进电机控制系统硬件电路
图6二维模拟工作平台运动轨迹
6结束语
本文在分析了传统的逐点比较插补原理的基础上提出了一种以最少的参数确定一条圆弧轨迹的插补方法。实现了一种有效的步进电机变频调速的方法。采用系统软硬件协同仿真的开发方法,使硬件电路实现前的功能测试成为现实,从而显着改善系统开发的成本和周期。该种方法同样也可以应用于其它类型控制系统的开发。
参考文献
[1]廖效果,朱启逑.数字控制机床.武汉:华中理工大学出版社.1999.3
电机控制范文2
关键词：步进电机；执行元件；计算机；发展
1步进电机原理及特征
1.1步进电机的目前发展情况
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号， 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”）， 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量， 从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度， 从而达到调速的目的。在非超载的情况下， 电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数， 而不受负载变化的影响， 即给电机加一个脉冲信号， 电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在， 加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域使用步进电机进行控制变得非常简单。步进电机可以作为一种控制用的特种电机， 利用其没有积累误差（精度为100%）的特点，广泛应用于各种开环控制。
1.2步进电机的特点
1.步进电动机工作时每相绕组不是恒定地通电， 而是按一定的规律轮流通电。 2.每输入一个脉冲电信号转子转过的角度称为步距角。 3.步进电机可以按特定指令进行角度控制， 也可以进行速度控制。角度控制时， 每输入一个脉冲， 定子绕组就换接一次， 输出轴就转过一个角度， 其步数与脉冲数一致， 输出轴转动的角位移量与输入脉冲成正比。速度控制时， 步进电机绕组中送入的是连续脉冲， 各相绕组不断地轮流通电， 步进电机连续动转， 它的转速与脉冲频率成正比。改变通电顺序， 即改变定子磁场旋转方向， 就可以控制电机正转或是反转。
1.3步进电机的一些典型运用场合
①步进电机主要用于一些有定位要求的场合。例如：线切割的工作台拖动，植毛机工作台（毛孔定位），包装机（定长度）。基本上涉及到定位的场合都用得到。
②广泛应用于ATM机、喷绘机、刻字机、写真机、喷涂设备、医疗仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域。特别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合。
③步进电机在电脑绣花机等纺织机械设备中有着广泛的应用，这类步进电机的特点是保持转矩不高，频繁启动反应速度快、运转噪音低、运行平稳、控制性能好、整机成本低。
目前用于电脑绣花机的步进电机多数为三相混合式步进电机，并采用细分驱动技术可以大大改善步进电机的运行品质，减少转矩波动，抑制振荡，降低噪音，提高步矩分辨率。
1.4 步进电机的运转原理及结构
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
1.5 旋转
如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力，以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て。
这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て，向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。
2电路设计分析
2.1 8253及8255驱动步进电机电路
①按图连接线路，利用8255 输出脉冲序列，开关K0～K6 控制步进电机转速，K7控制步进电机转向。8255 CS 接288H～28FH。PA0～PA3 接BA～BD；PC0～PC7 接K0～K7。
②编程：当K0～K6 中某一开关为“1”（向上拨）时步进电机启动，并且电机转动速度大小不同。K7 向上打电机正转，向下打电机反转。
2.2实验重要参数计算
由实际测试得，stepcount步数设定为约59步时。步进电机转动一圈。
由实验要求：先顺时针，每分钟6圈，转十分钟。约得stepcount=59*6*10=3540。
停止三秒：8086机器周期为1/5MHz.3s=1/5MHz*15*exp6即15M个机器周期的指令。
后逆时针，每分钟30圈，转十分钟。约得stepcount=59*30*10=17700。
2.3 实际问题及解决方法
①硬件连接及软件程序不够熟练，经多方面查资料，翻阅书籍，确定设计方案及硬件软件的具体设计内容。
②键盘及LED显示的控制不够理想，经程序的细心解读，最终达到了设计的目的。按10号键显示0。。。0030，按12号键显示1。。。0006，按14号键启动运行，按15号键停止运行。
③转速控制，开始不够精确。经反复测试，最终确定为59步每圈。并计算出6R/MIN，30R/MIN的设定步数。
3总结体会
首先，利用星研集成环境软件编辑并运行程序，在STAR ES598PCI实验仪上调试实验结果，分析实验程序及硬件电路；然后，在利用原有源程序进行实验时，电机的转速控制不是很明显，这就要求修改控制步速Takesetpcount的数值，及8253的分频数，以使电机转速达到6r/min和30r/min。其次，调节8259控制键盘及显示，最终达到实时显示转速及转动方向，并用键盘控制其启动与停止。由于步进电动机的运转是由电脉冲信号控制的，步进电动机的角位移量或线位移量与脉冲数成正比，每给一个脉冲，步进电机就转动一个角度（步距角）或前进/倒退一步，所以希望清晰的看到电机的此特性。我们通过设定步速及转速，此时可以观测到电机的步进及转动一圈的步数。
参考文献
【1】王忠民，等。微型计算机原理（第二版）。西安：西安电子科技大学出版社，2007
【2】江晓安，董秀峰。模拟电子技术（第三版）。西安：西安电子科技大学出版社，2009
【3】李全利。单片机原理及接口技术。北京：高等教育出版社，2010
步进电机控制系统
韩 浩
（西安文理学院物理与机械电子工程系 陕西西安 710000）
摘要：步进电机作为执行元件， 是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展， 步进电机的需求量与日俱增， 在各个国民经济领域都有应用。
关键词：步进电机；执行元件；计算机；发展
1步进电机原理及特征
1.1步进电机的目前发展情况
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号， 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”）， 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量， 从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度， 从而达到调速的目的。在非超载的情况下， 电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数， 而不受负载变化的影响， 即给电机加一个脉冲信号， 电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在， 加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域使用步进电机进行控制变得非常简单。步进电机可以作为一种控制用的特种电机， 利用其没有积累误差（精度为100%）的特点，广泛应用于各种开环控制。
1.2步进电机的特点
1.步进电动机工作时每相绕组不是恒定地通电， 而是按一定的规律轮流通电。 2.每输入一个脉冲电信号转子转过的角度称为步距角。 3.步进电机可以按特定指令进行角度控制， 也可以进行速度控制。角度控制时， 每输入一个脉冲， 定子绕组就换接一次， 输出轴就转过一个角度， 其步数与脉冲数一致， 输出轴转动的角位移量与输入脉冲成正比。速度控制时， 步进电机绕组中送入的是连续脉冲， 各相绕组不断地轮流通电， 步进电机连续动转， 它的转速与脉冲频率成正比。改变通电顺序， 即改变定子磁场旋转方向， 就可以控制电机正转或是反转。
1.3步进电机的一些典型运用场合
①步进电机主要用于一些有定位要求的场合。例如：线切割的工作台拖动，植毛机工作台（毛孔定位），包装机（定长度）。基本上涉及到定位的场合都用得到。
②广泛应用于ATM机、喷绘机、刻字机、写真机、喷涂设备、医疗仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域。特别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合。
③步进电机在电脑绣花机等纺织机械设备中有着广泛的应用，这类步进电机的特点是保持转矩不高，频繁启动反应速度快、运转噪音低、运行平稳、控制性能好、整机成本低。
目前用于电脑绣花机的步进电机多数为三相混合式步进电机，并采用细分驱动技术可以大大改善步进电机的运行品质，减少转矩波动，抑制振荡，降低噪音，提高步矩分辨率。
1.4 步进电机的运转原理及结构
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
1.5 旋转
如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力，以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て。
这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て，向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。
2电路设计分析
2.1 8253及8255驱动步进电机电路
①按图连接线路，利用8255 输出脉冲序列，开关K0～K6 控制步进电机转速，K7控制步进电机转向。8255 CS 接288H～28FH。PA0～PA3 接BA～BD；PC0～PC7 接K0～K7。
②编程：当K0～K6 中某一开关为“1”（向上拨）时步进电机启动，并且电机转动速度大小不同。K7 向上打电机正转，向下打电机反转。
2.2实验重要参数计算
由实际测试得，stepcount步数设定为约59步时。步进电机转动一圈。
由实验要求：先顺时针，每分钟6圈，转十分钟。约得stepcount=59*6*10=3540。
停止三秒：8086机器周期为1/5MHz.3s=1/5MHz*15*exp6即15M个机器周期的指令。
后逆时针，每分钟30圈，转十分钟。约得stepcount=59*30*10=17700。
2.3 实际问题及解决方法
①硬件连接及软件程序不够熟练，经多方面查资料，翻阅书籍，确定设计方案及硬件软件的具体设计内容。
②键盘及LED显示的控制不够理想，经程序的细心解读，最终达到了设计的目的。按10号键显示0。。。0030，按12号键显示1。。。0006，按14号键启动运行，按15号键停止运行。
③转速控制，开始不够精确。经反复测试，最终确定为59步每圈。并计算出6R/MIN，30R/MIN的设定步数。
3总结体会
首先，利用星研集成环境软件编辑并运行程序，在STAR ES598PCI实验仪上调试实验结果，分析实验程序及硬件电路；然后，在利用原有源程序进行实验时，电机的转速控制不是很明显，这就要求修改控制步速Takesetpcount的数值，及8253的分频数，以使电机转速达到6r/min和30r/min。其次，调节8259控制键盘及显示，最终达到实时显示转速及转动方向，并用键盘控制其启动与停止。由于步进电动机的运转是由电脉冲信号控制的，步进电动机的角位移量或线位移量与脉冲数成正比，每给一个脉冲，步进电机就转动一个角度（步距角）或前进/倒退一步，所以希望清晰的看到电机的此特性。我们通过设定步速及转速，此时可以观测到电机的步进及转动一圈的步数。
参考文献
【1】王忠民，等。微型计算机原理（第二版）。西安：西安电子科技大学出版社，2007
电机控制范文3
关键词：牵引电机车；双电机拖动；矢量控制
中图分类号：TM921 文献标识码：A
0.引言
作为矿山开采的主要交通工具，矿山电机车性能的好坏直接影响其工作效率。传统的直流调阻调速和直流斩波调速被交流牵引电机车所替代。空间控制、宽度不同的轨距等因素将影响着矿山牵引电机车性能，若采用一台电机驱动一个轮轴，即双电机直接驱动，为了提升电机运行速断，成本等问题，采用一台变频器控制多台电机的方法，即双电机单逆变器控制系统。
1.牵引电机的数学模型及工作原理
牵引电机车在控制方法上具有多样性，但对研究对象的控制上具有相似性，均采用一台电机作为控制模型，本文在系统建模时以一台电机作为研究对象，在电机建模时即对一台电机进行建模。为了使牵引电机车提高其运行可靠性，采用异步电机，而其动态数学模型具有强耦合、非线性等特点，根据产生磁动势相等的原则需进行坐标简化。
对交流异步电动机进行调速主要分为基频以下控制和基频以上控制。由于定子电流对异步电机的励磁回路产生影响，而定子绕组输入的电流由转矩分量和励磁分量两部分组成，这样就不易于异步电机进行速度调节。而调速主要是由磁场进行控制，为了对异步电动机磁场准确调节控制，就要实时检测其位置与数值的大小。若需要直接检测，就要被现实中一些工程技术所制约，所以通过采用磁链模型进行观测的计算分析方式。
2.干线牵引电机车矢量控制系统
通过将异步电动机三相坐标变换为两相旋转坐标坐标的数学模型可知，为了对其转矩进行控制，可采用用来产生磁场的励磁电流以及转矩分量的电流的幅值和相位加以控制，在矢量变换的基础上即控制其定子电流的矢量，这样的控制方式称为矢量控制，这种控制属于一种比较先进的电机控制。牵引电机车采用矢量控制能够满足其工作中的性能要求。
3.干线牵引电机车双电机系统仿真模型的搭建与结果分析
依据异步电机等效直流电机模型公式搭建双电机单逆变器矢量控制系统，如图1所示，系统采用双电机单逆变器的简化平均模型，其中电机M1为主控制电机，电机M2为被控制电机。
3.1 系统仿真参数如下：
3.2 仿真研究
系统仿真从电机起动后突加50%额定转矩如图2所示。其中图2、图3分别为系统启动后突加50%额定转矩电机M1和电机M2的定子电流波形；图4、图5分别为系统启动后突加50%额定转矩电机M1和电机M2的转速的波形。
由图2、图3波形可以看出，在主控制电机M1和被动控制电机M2设计相同参数时，二者承受的负载转矩平衡；由图4、图5波形看，两电机具有低速大转矩的工作性能，即在简化平均模型下采用矢量控制，能够达到牵引电机车对牵引电机出力的要求。
结论
本文采用MATLAB软件，建立牵引机车的控制系统的仿真模型，并对仿真中的关键问题及系统的仿真结果进行分析研究，为实际系统的设计提供理论依据及必要的设计参数。介绍简化平均模型下的矢量控制调速系统控制方案，并建立双电机单逆变器控制系统仿真模型。通过对两电机中突加额定转矩下定子电流和转速的仿真结果说明运用简化平均电机模型在两台电机参数一致的前提下，具有良好的稳态及动态性能，并能够满足牵引电机车对电机性能的要求。
参考文献
[1]阮毅，陈伯时.电机拖动自动控制系统―运动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2010.
电机控制范文4
【关键词】变频技术；电机控制；应用
前言
相关经验表明，将变频技术引入电机控制中，可以较好的解决异步电机应用的相关问题。特别是可以实现异步电机的变频调速的问题，这样可以降低电机的使用能耗，提高电机使用效率。在变频调速系统中，应用DSP 作为控制芯片以实现电机数字化控制，它既提高了系统可靠性，又使系统的控制精度高、实时性强、硬件简单、软件编程容易，是变频调速系统中最有发展前景的技术。下面我们就来探讨变频技术在电机控制中应用的情况。
1、变频技术的特点和含义
交流电压型变频器是变频技术的关键技术环节，体现了其特点及含义。主要由整流单元、滤波单元、逆变单元、制动单元、驱动单元、检测单元及控制单元等部分组成的。整流单元用于电网的三相交流电变成直流。可分为可控整流和不可控整流两大类。可控整流由于存在输出电压含有较多的谐波、输入功率因数低、控制部分复杂、中间直流大电容造成的调压惯性大相应缓慢等缺点，随着PWM技术的出现可控整流在交流变频器中已经被淘汰。不可控整流是目前交流变频器的主流形式，它有2种构成形式，6支整流二极管或6支晶闸管组成三相整流桥。滤波单元主要采用大电容滤波，直流电压波形比较平直，在理想情况下是一种内阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，这是电压型变频器的一个主要特征。
2、目前变频技术中的常见问题
目前变频技术在电机控制领域应用前景很广，工业用电动机、生活用电动机、民用设施用电动机等都需要变频技术来控制，从而达到运转平稳、节能、运行可靠安全的目的。由于我国真正意义上的变频技术事业起步较晚，发展过程又比较缓慢，尽管有近些年的快速发展，也难以弥补先期发展时留下的不足。因此，我国变频技术中常常会出现这样或那样的问题。本节我们就从变频技术自身因素、人为因素、设备因素等对目前变频技术在电机控制应用的常见问题进行分析。
2.1技术自身因素
变频技术在电机控制的应用出现的故障主要是变频技术自身因素引起的，其中主要两个问题分别是电气设备和电气系统。当电气设备出现故障多不涉及整个电机，但是能使电机控制受到影响，同时也能给用户造成比较大的损失。如果当电气系统出现问题，则会影响整个电机甚至是整个变频技术在电机控制的应用，从而产生极大的破坏力，使电机运行失去稳定性，产生无法逆转的损失。平常所见的问题大多都属于自身所出现的问题，而一些电压忽然极高忽然极低等极不稳定情况多由于变频引起。因此，准确判断系统自身的哪个方面出现问题很重要。
2.2人为因素
人为因素就是指工作人员操作时出现失误，对电器设备不正当操作，或是疏忽大意。当由于人为因素造成问题时，务必要保持冷静，有条理地进行抢救操作，减少损失尤为重要。若出现人员受伤，同时也要做好伤员的急救工作。人为因素造成故障常包括：（1）变频器运行中，突然切断电源；（2）在未拉开变频器电源的情况下，打开变频器面板进行检查、处理缺陷。（3）变频器24V控制回路中串入交流电源的情况也经常出现。不管是哪种人为因素，只要出现问题，都需要及时的处理，要把问题在扩大前解决，不能因此而影响到整个电机的正常运行和电力安全，争取把损失降到最低。人为因素造成的问题相对容易解决，因此再出现相关问题时要保持冷静。
2.3设备因素
设备因素造成的变频技术在电机控制的应用障碍主要是指相邻电气设备的强磁场干扰或者变频控制的弱电信号遇到干扰造成的不利影响，主要表现在变频器控制弱电信号受到相邻电气设备交流电源的磁干扰，使变频器控制失灵或者错发报警信号以及变频器24V控制回路受到相邻运行设备交流磁场干扰的情况。针对这些情况，我们主要采用将变频器控制信号电缆改造为抗干扰屏蔽电缆，并对相邻产生磁场的交流电源设备进行磁场屏蔽措施，通过这两种方式有效的解决了设备干扰因素对变频器正常运行的影响。
3、对问题的对策探讨
尽管我国变频技术在电机控制的应用存在着诸多问题，但是这些问题都不是不能避免的。因此，这些问题都可以通过人们采取相应恰当的措施解决的。我们依据调查结果进行了反复分析研究，并与一些专家学者积极沟通，初步提出了相应的解决方法。当然，问题的解决需要是具有时效性以及根本性的。下面我们就探讨目前存在问题的对策，以此来对国家变频技术在电机控制的应用有所帮助。
3.1提高变频系统的性能
解决这个问题首先要鼓励创新，需要拥有越来越多的技术上的突破。鼓励创新不能只停留在表面口号上，需要国家或者企业大力投入，把技术创新作为一项长期的主要工作来抓。其次，我们可以设立相关奖项，鼓励更多的从业人员用更多的热情投身到技术创新事业中来。最后，我们应该加强政府与企业在变频技术在电机控制的硬件设备方面的交流，更深入的开展技术创新的工作。提高变频技术的性能不是单一的，需要结合其他相关技术共同协作。变频技术在电机控制的应用是相当复杂的，硬件设备的每个环节都有严格的技术检测。提高变频系统性能就可以解决问题的大半，对变频技术的发展和革新具有重大意义。
3.2加强人员队伍的建设
我们都知道一个行业的持续发展需要优秀的队伍来提供动力。其实变频技术在电机控制的应用最离不开的是专业的队伍，因此我国在变频技术在电机控制应用的人员队伍上存在的问题是很值得我们关注的，也是亟待解决的。我们可以增大对人才培养的力度，努力提升人员的整体素质。其次，我们也可以完善相关制度，用制度去约束部分素质不高的人员，减少变频技术在电机控制应用中的不合格人员。最后，我们应该加强队伍的整体建设，从大局出发，全面的提升电机变频设备运行的整体水平。因此加强变频技术在电机控制系统中应用的人员队伍建设是解决们目前存在的很多问题的有效途径。
3.3引入积分
积分环节的引用是为了消除系统稳态误差，提高系统的无差度，以保证实际值对设定值的无静差跟踪。但积分环节的引入会使系统动态响应变慢。实际中，积分作用常与另外两种调节规律结合，组成PI控制器或者PID控制器。微分环节作用的引入，主要是为了改善控制系统的响应速度和稳定性。微分作用能反映系统偏差的变化规律，预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用。微分作用的强弱取决于微分时间的大小，时间越大，微分作用越强，反之则越弱。
结语
变频技术是一个很有前景的技术，在电机控制的应用对解决能源问题也很大帮助，未来会应用的更加广泛。
参考文献
[1]亓岩.交直交变频技术在电机控制中的应用分析.东北轻合金有限责任公司，黑龙江冶金，2011-09- 15
电机控制范文5
关键词：异步电机；直接转矩；控制
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.175
4 仿真结果
从图1中可以看出：圆形磁链控制的磁链增加的很快，自我调节性能很好，磁链一直在被限定的范围内。
起动时，转矩以平滑的曲线迅速上升，符合快速起动的要求；与六边形磁链控制相比，转矩上升的速度更加的迅速，因而起动性能比六边形优越。
5 结论
（1）直接转矩控制系统本身的性能通常不会受到电机参数造成的干扰。处在超低频状态下，定子电阻中的电压则会干扰整个系统，所以必须要进行准确的判断，并进行精准的补偿。
（2）直接转矩控制系统形成PWM。脉冲是以产生圆形气隙磁场为主要目标，使得电机的谐波损耗、温升、转矩波动和噪声降低。但是，根据开关频率和微机运行速度选择开关状态需要很大技巧。所以最佳开关策的研究是需要探讨的问题。
（3）方便数字化、结构简单以及容易实现属于直接转矩控制系统的主要优势。所以，达成数字化的目标具有重要的现实意义。当前索要解决的关键问题在于实时性，寻找折中的方案就成为社会各界共同关注的焦点。
参考文献：
[1]陈时伯，电力拖动自动控制系统[M].机械工业出版社，2003.
[2]袁登科，徐国卿，胡波，项安.直接转矩控制交流调速系统转速调节器的设计研究[R].
[3]史乃.电机学[M].机械工业出版社，2001.
[4]王兆安.电力电子技术[M].机械工业出版社，2009.
电机控制范文6
关键词:ABB PLC 智能马达保护单元 触摸屏
1、概 述
电动机在工业生产中大量的使用,目前,大多数现场的电机配有智能马达保护单元,通过通讯将电机的信息都纳入监控系统。但是,由于控制中心集中完成大量的数据采集、处理和控制功能,处理速度难以满足实时性要求。同时,一些电机的信息也被“瘦”身。如由智能马达保护单元实现电动机信息采集有上百种可以选择如:开关状态、电机状态、告警、额定功率、额定电流、三相电流、线电压、热容值、运行时间、保护参数等等,而往往控制中心只采集电机状态、告警、三相平均电流。在此介绍一种采用ABB PLC作为通讯管理机,ABB的智能马达保护单元,配合ABB的触摸屏实现在现场查看每台电机的各种信息的方案。
2、ABB解决方案
2.1 网络拓扑图
网络拓扑图如图1所示。
2.2 PLC配置
PLC配置见表1。
2.3 方案描述
(1)通讯管理机采用两套ABB PLC PM581(CPIT),主从冗余结构:一个CPU不能正常运行,立即切换到另一个CPU;
(2)总线结构是采用总线冗余:马达保护单元M102的两个独立RS485通讯接口分别接至两条总线,同一时间只有一条总线在使用,同时冗余的总线支持CPU冗余;
(3)通讯管理机对上采用Ethernet以太网通讯扩展模块CM577的网络口通过交换机与DCS和触摸屏CP450通讯,通讯规约为MODBUS TCP/IP;
(4)通讯管理机对下通过MODBUS通讯扩展模块CM574的RS-485通讯口与ABB的马达保护单元M102通讯采集各个马达保护单元的信息,进行数据采集、整理,并实现控制电机启停,通讯规约MODBUS
(5)现场每个系统配一台触摸屏,采用ABB触摸屏CP450作为现场监视屏监视各个回路的状态及电参量;每台触摸屏与两个PM581通过网络口通讯。
2.4 方案分析
(1)通讯管理机本身采集的信息量非常大,全部传送到后台不现实,也没有必要。有些信息不需要实时性,但需要在希望查看时,能够看到,如:运行时间、保护参数的设置等等,
在希望更改时,能够下发数据。
(2)现场开关柜上,往往电机保护模块中的保护参数通常都需要逐个去设置,需要另外配一台便携式电脑,通过一条数据线,逐个连接到电机保护模块上。但是,电机保护模块往往分布在几排开关柜上,在同一台柜子上从上到下有若干个电机保护模块,并且,电机保护模块的显示屏幕较小,数据查看及参数设置的操作不方便的同时,也需花费很多时间;
(3)本方案中,采用通讯管理机PM581+触摸屏CP450+马达保护单元M102彻底解决了上述问题;
(4)通讯管理机PM581:
①数据内存288KB,内部字65535个,因而所能采集的信息量可以非常大;
②有7个RS485可用,可接7条总线,考虑数据刷新时间,一条总线挂不超过16个M102;
③1个网口可用,通过交换机可以同时接至触摸屏及监控中心。
(5)触摸屏:
①通讯管理机采用网络联接,传输速度快。触摸屏信息刷新快;
②画面将开关柜及抽屉按实际情况排布,界面友好、美观、易于操作;
③用户可以轻松地轻触某回路即可将其参数数据显示出来,并可以修改保护参数,下发保护参数到智能马达保护单元,清晰、快捷;
④用户也可以在触摸屏上对任一回路的电机进行启动、停止控制,实现屏控;
⑤监控中心还可以发出的命令,通过通讯,远程控制电机的启动、停止,实现遥控。
(6)马达保护单元M102:
①通过通讯口所能采集的信息数量高达上百个,用户可以选择看哪些信息;
②M102有一个用户定义区,可以非常方便地选择用户希望实时关注的信息,这些信息实时地送往监控中心,即使用户需要更改也非常方便,只要在用户定义区更改,通讯处理机和监控中心后台的程序无需更改;
③模块本身具有两个独立的通讯接口,个别模块通讯不上,切换至另一条总线上仍可通讯,不影响整个系统正常运行,经济灵活、可靠性高。
