以DSP實現永磁同步電動機/發電機切換與磁阻控制於復健機之研發

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：8

、訪客IP：3.149.243.32

姓名

盧俊維(Chun-wei Lu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

以DSP實現永磁同步電動機/發電機切換與磁阻控制於復健機之研發

相關論文

★ 自動平衡裝置在吊扇上之運用	★ 以USB通訊界面實現X-Y Table之位置控制
★ 液體平衡環在立式轉動機械上之運用	★ 液流阻尼裝置設計與特性之研究
★ 液晶電視喇叭結構共振異音研究	★ 液態自動平衡環之研究
★ 抑制牙叉式機械臂移載時產生振幅之設計	★ 立體拼圖式組合音箱共振雜音消除之設計
★ 電梯纜繩振動抑制設計研究	★ 以機器學習導入電梯生產結果預測之研究
★ 新環保冷媒R454取代R410A冷媒迴轉式單缸壓縮機效能分析與可靠性驗證	★ 高速銑削Al7475-T7351的銑削參數與基因演算法研究
★ 自動化鞋型切削機之設計與實現	★ 以FPGA為基礎之精密位置控制IC
★ CNC三維圓弧插補器	★ PID與模糊控制在營建工程自動化的探討

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

至系統瀏覽論文 ( 永不開放)

摘要(中)

本論文乃就腳踏運動器材使之擴增相關機構與電路具有復健功能之輔具，主要是要讓病患能夠實現自我腿部復健之目的。此系統可區分為三個部分:永磁同步電動機/發電機切換控制、永磁式磁阻控制與電磁式磁阻控制，當切換至電動機模式下時，利用磁場導向控制使永磁同步馬達以定轉速轉動機構帶動病患作復健;當切換至發電機模式下時，病患可自行轉動機構帶動發電機運轉，利用三相切換式整流器作直流電壓控制，輸出一穩定電壓儲存至二次電池中，在此模式下，若需要更高強度的復健時，則可調整永磁式與電磁式之磁場大小，當飛輪切割封閉之磁力線時會產生渦電流效應使反扭矩回饋至飛輪上，讓患者感受到阻力。此復健機系統是以微處理器(DSP，TMS320F28335)為控制運算核心，並搭配德州儀器開發之永磁同步馬達控制模組(TMDSHVMTRPFCKIT)，以提高系統之穩定度與可靠性。

摘要(英)

This thesis is to use a foot-sport device to equip relevant mechanism and circuits so that functions of rehabilitation aids. This system can be divided into three parts: a permanent magnet synchronous motor / generator switching control, the permanent magnet and electromagnetic resistance control. When the system is switched to the motor mode, using field-oriented control of PMSM with fixed speed rotation mechanism drive the patient for rehabilitation; When you switch to the generator mode, the patient may rotate mechanism to drive generator operation, the use of three-phase rectifier for switching DC voltage control, a stable output voltage can charge the battery . Simultaneously, if higher strength rehabilitation what you want, the both magnet can be adjusted its electromagnetic field, rotating flywheel will cut the closure of the magnetic field lines, generating an eddy current resistant force. This rehabilitation system is based on microprocessor (DSP, TMS320F28335) for the control of core operations, and with a PMSM control module(TMDSHVMTRPFCKIT) developed by Texas Instruments, in order to improve system stability and reliability.

關鍵字(中)

★ 永磁同步馬達/發電機
★ 磁場導向控制
★ 切換式整流器
★ 定位控制
★ 渦電流制動

關鍵字(英)

★ Permanent magnet synchronous motor / generator
★ Field-oriented control
★ Switch-mode rectifier
★ Position control
★ Eddy current braking

論文目次

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章緒論 1
1-1研究背景與動機 1
1-2 研究方法與系統架構 2
1-3 內容大綱 4
第二章三相永磁式同步電動機控制原理 5
2-1 前言 5
2-2向量控制理論 6
2-2-1 克拉克轉換(Clarke Transform) 6
2-2-2 派克轉換(Park Transform) 8
2-2-3 靜止三軸座標系數學模型 8
2-2-4 旋轉兩軸座標系數學模型 11
2-2-5空間向量脈寬調變 13
2-2-6 弱磁控制 16
第三章三相永磁式同步發電機控制原理 17
3-1 前言 17
3-2 三相全橋式交/直流整流器之介紹 17
3-2-1三相二極體整流器 17
3-2-2三相單開關升壓型整流器 18
3-2-3三相全橋半控型整流器 19
3-2-4三相全橋全控型整流器 20
3-3 三相全橋全控型整流器之控制方法 21
3-3-1 三相全橋全控型整流器之控制策略 24
3-3-2 三相全橋全控型整流器動作原理 24
第四章渦電流磁阻制動裝置設計分析 35
4-1 前言 35
4-1-1 各種制動系統介紹 35
4-2 電磁制動的產生 39
4-3 渦電流制動原理 43
4-4 電磁式制動裝置驅動設計 46
4-5馬達定位控制理論 47
4-6 永磁式制動裝置驅動設計 51
4-7 PID控制演算法 52
第五章硬體架構與軟體規劃 54
5-1 前言 54
5-2 硬體架構 55
5-2-1機構硬體 55
5-2-2系統電路 59
5-2-3周邊電路 62
5-2-4微處理器 63
5-3軟體規畫 64
第六章實作與數據量測 72
6-1 前言 72
6-2 電動機電流與速度控制 73
6-3 發電機直流電壓控制 76
6-4 直流馬達定位控制 79
6-5 電磁鐵磁阻控制 81
6-6 永磁式與電磁式磁阻量測 83
6-6-1 永磁式磁阻量測 84
6-6-2 電磁式磁阻量測 86
6-7 永磁同步馬達扭力量測平台 87
第七章結論與未來展望 91
7-1 結論 91
7-2未來展望 92
參考文獻 93

參考文獻

[1] N.Q.Dai,Rukmi Dutta, and M.F.Rahman,”Comparative performance analysis of field-oriented control and direct torque control for a fractional-slot concentrated winding interior permanent magnet synchronous machine”, Electrical Machines (ICEM), pp. 879 - 885, 2012
[2] Harib, K.H. ; Khousa, E.A. ; Ismail, A.”Field Oriented Motion Control of a 3- Phase Permanent Magnet Synchronous Motor”, Electric Power and Energy Conversion Systems, pp. 1 - 7, Nov.2011
[3] 劉昌煥，交流電機控制，四版，東華書局，台灣，民國九十七年。
[4] 蕭倍芳，以DSP實現結合PMSM及直流馬達之雙馬達自走車之循跡避障系統，碩士論文，國立中央大學，民國一零二年。
[5] 陳泓傑，直接轉矩控制於永磁同步馬達之轉矩漣波改善研究，碩士論文，國立中央大學，民國九十六年。
[6] V. Vlatkovic and D. orojevic, “Digital signal processor based control of three phase space vector modulated converters,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 41, pp. 326-332, June,1994.
[7] Chen,J.J.;Kung,C.M.;Hwang,Y.S,”Feedforward simple control technique for on-chip all-digital three-phase AC/DC power-MOSFET converter with least components”, Circuits, Devices & Systems, IET ,Vol. 3, pp. 161 - 171, August 2009.
[8] 盧志華，數位化新型三相交/直流轉換器開關控制策略之研究，碩士論文，國立台灣科技大學，民國八十九年。
[9] 康宗仁，永磁式同步發電機之風力發電功率控制系統之研製，碩士論文，國立台灣科技大學，民國九十四年。
[10] 王寶勝，以數位信號處理器為基礎之具可控整流風力與太陽能複合發電系統之研製，碩士論文，國立台灣科技大學，民國九十八年。
[11] PID_REG3 module ,Digital PID Controller with Anti windup ,Texas Instruments.
[12] 杜光宗，控制系統與控制馬達的選法、用法，建宏出版社，台灣，民國八十五年。
[13] 邱信維，具電源管理之自發電磁控健身車研製，碩士學位論文，吳鳳技術學院，民國九十七年。
[14] 洪祥睿，自發電磁控健身腳踏車驅動系統研製，碩士論文，國立中正大學，民國九十三年。
[15] David K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics, Addison Wesley Longman, 1989.
[16] Lee, K; Park, K.,”Optimal robust control of a contactless brake system using an eddy current”, MECHANICS, vol. 9, pp.615-631,1999.
[17] Bae, J.S.; Hwang, J.H.; Park, J.S.; Kwag, D.G.,”Modeling and experiments on eddy current damping caused by a permanent magnet in a conductive tube”,JOURNAL OF MECJANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY, vol.23, pp.3024-3035, 2009.
[18] Lequesne, B.; Buyun Liu; Nehl, T.W.,”Eddy-current machines with permanent magnets and solid rotors”, Industry Applications, IEEE Transactions ,Vol.33 , pp. 1289 – 1294, 1997.
[19] Gay,S.E.;Ehsani,M.,”Analysis and experimental testing of a permanent magnet eddy-current brake”, Vehicle Power and Propulsion, 2005 IEEE Conference, Sept. 2005.
[20] Wang,Jiang-BO; Li, Yao-Hua ; Yan, Lu-Guang,”Study on applying the linear Halbach array to eddy current brake system”, INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED ELECTROMAGNETICS AND MECHANICS,vol.33,pp.111-118,2010.

指導教授

董必正(Pi-cheng Tung)

審核日期

2014-7-30

推文