隨著我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展,高性能的飛輪調(diào)速系統(tǒng)作為航天器姿態(tài)控制的常用執(zhí)行機構(gòu)已然成為研究開發(fā)的重點。采用無鐵心低感無刷直流電機替代傳統(tǒng)電機驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)子,能夠使飛輪調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速范圍、性能與效率得到提高,具有廣闊的發(fā)展前景。本文針對飛輪調(diào)速系統(tǒng)的項目需求,通過對低感無刷直流電機驅(qū)動策略和飛輪寬調(diào)速系統(tǒng)鎖相環(huán)回路的研究與分析,設(shè)計并實現(xiàn)了飛輪用低感無刷直流電機寬調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)。首先,本文對研究控制對象——飛輪調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了建模與分析。在介紹其基本結(jié)構(gòu)與工作原理的基礎(chǔ)上,以系統(tǒng)中的低感無刷直流電機為重點對飛輪調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模研究,并建立了基于Simulink的飛輪調(diào)速系統(tǒng)仿真模型。針對飛輪調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動電機的繞組電流波動進(jìn)行了理論分析,確定了針對低感無刷直流電機的三種改進(jìn)驅(qū)動策略的方向。其次,對低感無刷直流電機提出了三種改進(jìn)驅(qū)動策略,在仿真分析、驗證的基礎(chǔ)上,提出了結(jié)合三種策略優(yōu)勢的新型驅(qū)動方案。針對PWM倍頻調(diào)制策略闡釋了其基本原理,并進(jìn)行了仿真建模,證明了該策略能獲得更小的繞組電流紋波和電磁轉(zhuǎn)矩脈動,并指出了倍頻調(diào)制策略優(yōu)缺點與其適用范圍。針對基于超前角控制的串入電感驅(qū)動策略,在仿... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義與目的
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 飛輪調(diào)速控制系統(tǒng)的發(fā)展與研究綜述
        1.2.2 低感無刷直流電機驅(qū)動策略的研究綜述
    1.3 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排
第2章 飛輪調(diào)速系統(tǒng)建模與分析
    2.1 引言
    2.2 飛輪調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理
    2.3 飛輪調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
    2.4 飛輪調(diào)速系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建
    2.5 飛輪調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動電機分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 低感無刷直流電機驅(qū)動策略研究
    3.1 引言
    3.2 PWM倍頻調(diào)制策略
        3.2.1 PWM倍頻調(diào)制策略實現(xiàn)原理
        3.2.2 PWM倍頻調(diào)制策略仿真與分析
    3.3 基于超前角控制的串入電感驅(qū)動策略
        3.3.1 基于超前角控制的串入電感驅(qū)動策略原理
        3.3.2 基于超前角控制的串入電感驅(qū)動策略仿真分析
    3.4 可調(diào)直流母線電壓驅(qū)動策略
        3.4.1 可調(diào)直流母線電壓驅(qū)動策略原理
        3.4.2 可調(diào)直流母線電壓驅(qū)動策略設(shè)計與仿真
    3.5 低感無刷直流電機新型驅(qū)動方案
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于鎖相環(huán)的飛輪寬調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 二型鎖相環(huán)與三型鎖相環(huán)建模分析
    4.3 基于鎖相環(huán)的飛輪寬調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計
    4.4 基于鎖相環(huán)的飛輪寬調(diào)速系統(tǒng)仿真分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 飛輪用低感無刷直流電機寬調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計與實驗分析
    5.1 引言
    5.2 飛輪用低感無刷直流電機驅(qū)動硬件電路設(shè)計
        5.2.1 供電電路設(shè)計
        5.2.2 雙級閉環(huán)可調(diào)直流母線電壓電路設(shè)計
        5.2.3 飛輪電機電流采樣與驅(qū)動電路設(shè)計
        5.2.4 飛輪電機保護(hù)電路設(shè)計
        5.2.5 FPGA與配置電路設(shè)計
    5.3 飛輪用低感無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
        5.3.1 基于FPGA的霍爾轉(zhuǎn)子位置預(yù)估算法
        5.3.2 鎖相環(huán)控制算法實現(xiàn)
    5.4 飛輪用低感無刷直流電機寬調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)實驗分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]采用變速控制力矩陀螺的航天器姿態(tài)跟蹤研究[J]. 賈飛蕾,徐偉,李恒年,侯黎強,張智斌.  空間科學(xué)學(xué)報. 2012(01)
[4]可調(diào)直流母線電壓永磁電機矢量控制策略[J]. 王明渝,肖達(dá)正.  重慶大學(xué)學(xué)報. 2011(11)
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[7]基于MATLAB/SIMULINK實現(xiàn)SVPWM算法仿真[J]. 佘艷.  科教文匯(中旬刊). 2009(10)
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博士論文
[1]電動汽車輪轂用盤式無鐵心永磁同步電機的控制策略研究[D]. 王曉光.天津大學(xué) 2014

碩士論文
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[2]一種微小型反作用飛輪控制器設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 姜寧翔.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[3]調(diào)速飛輪系統(tǒng)的驅(qū)動與控制實現(xiàn)[D]. 張超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]飛輪調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動及控制實現(xiàn)[D]. 徐春雷.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[5]磁懸浮飛輪驅(qū)動電機系統(tǒng)設(shè)計[D]. 高健.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
[6]飛輪控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 于翠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006
[7]基于DSP的盤式無鐵心永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)[D]. 宋鵬.天津大學(xué) 2006



本文編號：3185570