ARM 赵哲 第一讲 河北科技大学电气学院
赵智大高电压技术课后答案(课堂PPT)
1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电
离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样
1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系 数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的 电子崩中的电子数目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为
naed e11159874
答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
2
1-5近似估算标准大气条件下半径分别为1cm和1mm的光滑导线的 电晕起始场强。
解：出厂U 时的K 试aU 验p电1 压.1 值：H 110 4261 0.131 00 1 0 0 4260
32 (k5)V
答：出厂试验电压值应增大到325kV。
2-6 为避免额定电压有效值为1000kV的试验变压器的高压引出端发生 电晕放电，在套管上部安装一球形屏蔽极。设空气的电气强度
E0=30kV/cm，试决定该球形电极应有的直径。P40 解：球形电极应有的直径为：
E b 2 .5 4 5 6 .66 /d 2 .5 4 1 5 6 .61 6 /2 2 .2 9 ( k 6V )
答：标准大气条件下的平均击穿场强为29.26kV/cm
2-3在线路设计时已确定某线路的相邻导线间气隙应能耐受峰值为 ±1800kV的雷电冲击电压，试利用经验公式近似估计线间距离至少应 为若干？P36 解：导线间的气隙可以用棒-棒气隙近似表示 对正极性雷电冲击：
此时C1上的电压与R1上的电压相等，即
ARM培训讲义提纲资料
ARM培训讲义提纲单位：西安电子科技大学编写：何方勇编写日期：2005年7月1日1.绪言本次ARM培训主要使各位受训人员了解嵌入式操作系统的基本概念、软硬件构成框架、以及掌握与嵌入式操作系统相关的知识。
随着通信技术、电子技术、计算机技术、以及微电子技术的发展，片上系统（SOC）成为当今电子技术的一大主流；这就使得嵌入式开发技术成为整个业界的研究和开发的热点。
我们知道当今世界通信与信息技术发展的3大热点是：第三、四代移动通信技术、数字电视技术、以及汽车电子技术。
在这几个热点技术的最终实现将被纳入系统的概念，其中嵌入式系统将在里面伴有重要的角色。
2.嵌入式操作系统嵌入式操作系统作为一种新的系统，我们应该怎么把握呢？以下我们将简要介绍一下嵌入式系统。
2.1.嵌入式操作系统的基本概念从字面上，我们可以从两方面理解嵌入式系统：嵌入式、系统。
列举适当的例子说明嵌入式系统的应用：手持设备、大型通信设备2.2.嵌入式操作系统与常见的单片机、DSP系统的细微区别从系统的概念出发讲解：单片机、和DSP是没有系统概念的2.3.嵌入式操作系统的软硬件平台开发1．嵌入式操作系统的硬件构成：核心处理器、程序和数据存储器、总线系统、外围接口（设备）等；2．嵌入式操作系统的软件构成：系统软件、API、底层驱动、应用程序等结合微机系统操作系统讲解3．常见嵌入式操作系统：VxWorks、PSOS、LINUX、WINCE、NUCLEUS等，各种操作系统的区别和优点及应用前景。
2.4.怎样进行嵌入式系统设计嵌入式系统开发是本次培训的主要内容，那我们应该从以下方面入手：处理器、硬件部件、操作系统、编程语言、软件开发工具、硬件开发平台、软件组成。
1）处理器：速度、IO 设计指标、处理器的软件支持、处理器调试方式、处理器提供商的信誉度；2）硬件部件：硬件实现难度、开发周期、市场前景、供货情况3）操作系统：产品的适合度、调试难度、代码结构、可开发潜力、移植可行性4）编程语言：高级语言、低级语言5）软件开发工具：系统调试功能如何、支持的库函数、开发商的软件支持3.嵌入式处理器在以上的讲义中我们简要提到了嵌入式开发的各方面的问题，接下来我们将从硬件开始讲解。
球形电动机及其研究发展综述
球形电动机及其研究发展综述
赵静;何威;刘向东;李伟力;李争;杨磊
【期刊名称】《中国电机工程学报》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】球形电动机是一种具有球体结构的新型电动机,可单机实现在三维空间内的多自由度运动,且适合应用于人工智能及姿态控制系统动量球等相关领域,得到了各国学者的广泛关注与研究。
球形电动机拓展了转子运动范围,是电动机行业未来的一个重要发展方向。
与传统单自由度电动机相比,球形电动机结构较为复杂,且运动模式较为特殊,因此,对球形电动机的分析研究有别于传统单自由度电动机。
该文整理各国学者对球形电动机的研究工作,总结归纳球形电动机的概念及发展历程,对比研究球形电动机不同的工作原理、拓扑结构及设计优化方法,探讨球形电动机的性能、转子位置检测方法、控制方法、转子支撑方式、应用场合及关键技术,最后总结球形电动机的未来发展趋势。
【总页数】19页(P737-754)
【作者】赵静;何威;刘向东;李伟力;李争;杨磊
【作者单位】北京理工大学自动化学院;北京交通大学电气工程学院;河北科技大学电气工程学院;北京控制工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TM351
【相关文献】
1.多自由度球形关节电动机的发展现状及研究方向
2.多自由度球形超声波电动机姿态测控技术综述
3.多自由度永磁球形电动机控制策略的研究与发展
4.三维球形电动机位置检测的研究与发展
5.永磁多维球形电动机的研究与发展现状
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
电气工程及其自动化专业毕业论文-单片机电机控制
xx大学毕业设计（论文）题目：单片机实现的步进电机控制系统设计作者：系（部）：专业班级：指导教师：职称：20 年月日步进电机控制系统的组成如图4.1所示：图4.1 控制系统图3、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路[8]步进电机控制程序设计的主要问题有三个：第一、控制脉冲产生；第二、步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系；第三、步数的确定。
作为单片机控制步进电机的程序的构成也是主要由这几个问题，因此可以从这三个问题入手：（1）控制脉冲的产生在单片机控制步进电机时，一般来讲，控制是用软件产生的。
方法是先输出一个高电平，然后延时，再输出低电平，再进行延时。
延时时间的长短由步进电机的工作频率决定。
（2）步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系产生时序脉冲的方法是:1 单片机的IO 端口，分别控制三相步进电机的A, B, C 三相绕组;2 控制模式写出控制模型;2 制模型的顺序向步进电机输入控制脉冲。
（3）步数的确定步进电机运行的步数可由步距角和需要转过的角度来计算:NZ r b ⋅︒=360θ 式中：b θ－步距角;r Z －转子齿数; N －拍数(一般三拍时N =m 或六拍时N =2m );m －控制绕组相数，m =3毕业设计(论文)任务书学生姓名_1111指导教师_黄云龙、廖东进、朱秋琴职称副教授、助教、助教系别_信息与电子工程系_专业电气年级 03级___班级课题名称单片机实现的步进电机控制系统设计任务与要求：一、设计（论文）要求：本课题的主要任务是通过单片机控制系统,实现对步进电机工作状态的控制。
具体设计方案如下：本设计采用凌阳16 位单片机SPCE061A对步进电机进行控制，通过IO 口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用4X4的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动，从单片机输入信号；利用凌阳单片机的语音功能播报电机的转速。
ARM 赵哲 第一讲 河北科技大学电气学院
出现这种趋势的原因主要在于： · 硬件功能有限，不能进行高效而复杂的设备管理； · 硬件平台简单，不能有效地支持功能繁多而且复杂的网络管理； · 软件缺乏操作系统的支持，网络应用程序设计复杂，难以实现功能完善的性能网络 管理。
（1）先前以单片机为平台，应用程序直接运行于CPU之上的方式具有明显的不足：
嵌入式系统大都有功耗约束。
如：珍贵文物微气象环境监测 要求一分钟采样一次，每个采样节点用电池供电，十年更新一次。 采用常规方法，能量只能持续5天。 采用间歇式工作方式，节省电能，降低功耗。
嵌入式系统与PC之间的区别（5）
嵌入式系统比PC可用资源少的多。
为降低成本和功耗，嵌入式系统的资源配置遵循够用就行。
体积小，结构简单，功能单一 应用面广 功耗低，工作频率低 升级困难 一般用作控制器（英文简写MCU） 可以完成一定的“嵌入式”应用
DSP
单片机+特殊算法指令 具有单片机的优点，补偿了单片机信号处 理功能较弱的缺点。
数字电路
数字电路是计算机系统的基础 数字电路也可以完成逻辑控制功能 数字电路也可以完成算法 只是没有人这么用而已
总之，嵌入式系统采用“量体裁衣”的 方式把所需的功能嵌入到各种应用系统 中。
6、有些资料甚至把FPGA都称为“嵌入式 系统”
嵌入式系统的定义
6.我的定义 外沿：电视、洗衣机、微波炉、飞机、坦克 等等应用逻辑控制单元的电子产品或应 用电子技术的产品的控制系统。
1.1、嵌入式系统的定义
6.我的定义 内涵： 必要条件： 1、计算机系统 2、独特的应用 3、结合其他部件工作
Nixvue Digital Album Digital Photo Album
电气工程及其自动化专业导论-第2章 电机电器及其系统
笼型感应电动机 直流电动机
第2章 电机电器及其系统
2.2 电机的分类和主要类型
2.2.2 电机的主要类型
（三）变压器 变压器是一种静止电机，其主要组成部分是
铁芯和绕组。为了改善散热条件，大、中容量的 电力变压器的铁芯和绕组浸在盛满变压器油的封 闭油箱中，各绕组对外线路的连接由绝缘套管引 出。为了使变压器安全可靠地运行，还设有储油 柜、安全气道、气体继电器的等附件。
第2章 电机电器及其系统
2.2 电机的分类和主要类型
2.2.1 电机的主要分类
（3）转子速度永远与同步速度有差异——感应电机（异步电机）。 （4）速度等于同步速度——同步电机。 （5）速度可以在宽广范围内随意调节——交流换向器电机。 4.按功率大小，又可以分为大型电机、中小型电机和微型电机。
第2章 电机电器及其系统
高压电器 低压电器
控制电器 主令电器
保护电器
执行电器
手动电器 自动电器
…… …… 配电电器
第2章 电机电器及其系统
2.4 电器的分类和主要类型
2.4.1 电器的主要分类
电器（electric apparatus）泛指所有用电的器具，但是在电气工程领域中，主要指用于对 电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、检 测和保护等作用的电工装置、设备和元件。
2.2.2 电机的主要类型
（四）特种电机 4.超导电动机 超导电动机在机电能量转换原理上与普通电动机没有 什么区别,只是组采用超导材料，可以大大减小体积，节约 资源。
第2章 电机电器及其系统
2.2 电机的分类和主要类型
2.2.2 电机的主要类型
（四）特种电机 5. 超声波压电电动机 超声波压电电动机是20世纪80年代中期发展起来的 一种全新概念的新型驱动装置,它没有磁场与绕组,与传统 电磁式电动机原理完全不相同。它是利用压电材料的逆压 电效应,将电能转化为弹性体的超声振动,并将摩擦传动转 换为运动体的旋转或直线运动。
基于单片机的自动停车收费系统设计
毕业设计学生姓名：曹茜学号：090804101 学院：电气工程学院专业：测控技术与仪器题目：自动停车收费控制系统的设计指导教师：赵哲评阅教师：2013年6月河北科技大学毕业设计成绩评定表毕业设计中文摘要毕业设计外文摘要目录1 引言 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国内外的研究现状 (1)1.3 课题的意义和解决的问题 (2)2 设计系统总体的框架 (4)3 硬件设计 (6)3.1 主控芯片MCU的选型 (6)3.2 AT89C52的引脚及功能 (6)3.3 采样部分介绍 (13)3.4 按键部分的设计 (14)3.5 显示部分的设计和芯片选型 (15)3.6 打印部分的设计和芯片选型 (18)3.7 大门控制部分的设计 (22)3.8 硬件抗干扰 (23)4 程序设计 (24)4.1 程序设计介绍 (24)4.2 方案设计程序流程图 (24)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录A 部分设计程序清单 (32)附录B 系统硬件总电路图 (49)1 引言1.1 课题研究背景随着社会经济的发展和人民生活水平的日益提高，拥有私人车辆已不再是高不可及的梦想。
根据国家统计局发布的权威数字，截至2005年底，中国民用汽车保有量为3160万辆，其中私人汽车保有量为1852万辆，占总量的58.6%。
私人汽车中，载货汽车452万辆，载客汽车1384万辆。
2006年中国销售了700多万辆各类汽车，粗略估计，超过60%为私人购买。
减去2006年报废的100多万辆汽车，加上新增的400多万辆，专家估计截至2006年底，中国私人汽车保有量接近2200万辆[1]。
2006年，中国成为仅次于美国的全球第二大新车市场。
随着汽车大批量进入个人家庭，停车难、行路难成为困扰城市交通的大难，现有的停车泊位越来越不能满足停车需求，车辆的任意停放给交通的安全和畅通带来了很大的影响，也给交通控制工作带来了很多不便，尤其在商场超市等地下停车场收费更加困难，经常由于收费系统不够快捷、完善而造成入场缓慢，车辆滞留，从而形成堵车情况。
河北科技大学 大学体验英语1课程教学大纲
河北科技大学《大学体验英语1》课程教授教养大纲高起本非英语专业一.教授教养对象本课程为公共英语课,教授教养对象是河北科技大学高起本非英语专业的学生.二.教授教养目标大学英语教授教养的目标是,造就学生具有较强的浏览才能和必定的听.说.写.译才能,使他们能用英语交换信息.控制优越的说话进修办法,打下扎实的说话基本,进步文化素养,以顺应社会成长和经济扶植的须要.三.教授教养请求本课程采取由宁春岩主编,由高级教导出版社出版的《大学体验英语》系列教材,筹划四个学期学完第一.二.三册.具体请求如下：1.词汇：在二级的基本上控制550-600单词(个中18%可经由过程泛读和其他进修项目控制) 以及由这些单词组成的经常运用词组.对个中300阁下的经常运用词请求拼写精确,并控制它们的根本用法.2.读：精读量:7000-8000词;泛读量:30000-35000词.能精确懂得与课文难度相仿的文章.学会根本浏览技能,浏览速度达到每分钟65词.浏览难度略低.生词不超出总词数3%的材料,速度达到每分钟65词,懂得精确率以70%为及格.3.听：能听懂英语授课及简短会话.谈话和讲座,抓住中间大意.要点和有关细节,体会作者不雅点和立场.对题材熟习.句子构造比较简略.根本上没有生词.语速每分钟约120词的听力材料, 两遍可以听懂, 懂得精确率以 70%为及格.4.写：能在浏览难度与课文相仿的书面材料时做笔记.答复问题和写提纲,能就必定的话题和提纲在半小时内写出100词阁下的短文,能写短信和便条.表达意思清晰,无重大语法错误.5.说：能进行简略的日常会话, 能就教材内容作简短问答和复述.能就熟习的话题作简短谈话,表达思惟根本清晰.四.教授教养安插每学期总学时24学时（面授）,每周自学应不低于4学时.本学期自学内容：分解教程第一册第一至六单元;据说教程第一册第1至11单元五一时代面授筹划：分解教程第一册第七.八单元据说教程第12至15单元自学内容请求如下：分解教程：第一单元1. 浏览技能：P21 略读2. 写作技能：P22 并列句和复合句3. 运用写作：P24 登记表和咭片第二单元1. 浏览技能：P41 信息猜测2. 写作技能：P42 名词的数和冠词3. 运用写作：P43道歉便笺第三单元1. 浏览技能：P59 留意力的分散2. 写作技能：P60 动词的时态3. 运用写作：P62海报第四单元1. 浏览技能：P79 回读2. 写作技能：P60 动词时态的一致性3. 运用写作：P82 银行账单第五单元1. 浏览技能：P100 分辩主题和标题2. 写作技能：P101主语和谓语的一致3. 运用写作：P103订货单第六单元1. 浏览技能：P118 分辩文章宗旨2. 写作技能：P119 自动语态3. 运用写作：P121活动比赛日程表据说教程：第一单元问候第二单元家居第三单元衣着第四单元国籍第五单元人们第六单元家庭第七单元偏向第八单元工作第九单元日程安插第十单元观光第十一单元花钱五.测试1.测试是检讨教授教养大纲履行情形.评估教授教养质量的一种有用手腕,是获取教授教养反馈信息的重要起源和改良教授教养工作的重要根据.说话测试重点考察学生的说话基本和说话运用才能.测试做到科学.公正和规范.2.本课程的测试按教授教养大纲的请求进行,每学期安插一次,由河北科技大学大学同一命题.期末测试内容慎密联合所学的教材,尽量联合大学英语程度等级测验的题型.。
电路理论课件华科汪建版ch1讲稿
1-1 电路的基本概念
1-1-1 电路
+
–
1、电路的3个基本组成部分
电源 负载 中间环节
电路（电网络）是互相连接起来的电源与负载的总体 ，电流能在其中流通. 电路中存在三种基本电磁效应.
2、集中参数电路和分布参数电路
集中参数电路 u(t) i(t) 常微分方程 dmax0.01min 分布参数电路 u(x,t) i(x,t) 偏微分方程 dmax0.01min
3、单位脉冲函数p(t) unit pulse
1
0 t<0
p(t)=
1
0<t<
0 t>
0
t
特点 波形界定的面积A=1 用单位阶跃函数的线性组合表示 p(t)= 1[1(t)-1(t-)]
p(t)
1
p(t)
1
0
0
t
0
t
0
t
1-1 一些典型的波形（或函数） 1-4-1 定义与波形 4、单位冲激函数(t) unit impulse 1）物理背景
三、关于教学内容的安排 上册
Ch1 电路的基本定律和电路元件 课内学时 8 Ch2 电路的分析方法之一—等效变换法 课内学时 6
序言
Ch3 电路的分析方法之二—电路方程法 课内学时 8
Ch4 电路的分析方法之三—运用电路定理法 课内学时 6
Ch5 正弦稳态电路分析
课内学时 12
Ch6 谐振电路与互感耦合电路
电功率的定义及其计算: p=dW/dt
p=ui
i +u
- p=ui
i +u
- p= -ui
两式都表示元件（或该段电路）吸收的功率
例 已知u=-20V,吸收的功率为40w,求电流的大小并标 出其真实方向。
电气与电子工程学院(系所)开关电器智能化研究生课程简介
主要参考书： 1． 刘健，倪建立，邓永辉．配电自动化系统．北京：中国水利电力出版社，1998 2． 王章启．配电自动化开关设备．北京：中国水利电力出版社，1999 3． 《高压电器》《高电压技术》《电机工程学报》《电力系统自动化》相应文章
第五章 短路电流、过电压计算 5-1 短路电流大小的计算 5-2 开断各种短路引起的过电压计算
第六章 各种参数的测量原理 6-1 常规测量方法和理论 6-2 新兴测量理论和方法
第七章 各种参数的计算方法
7-1 非饱和电流的 DFT 算法应用 7-2 短路电流计算-斜率法 7-3 高精度频率的计算方法 7-4 断路器电寿命预测理论 7-5 断路器操动机构机械特性的预测 7-6 SF6 气体压力、湿度监测
3 电气与电子工程学院（系、所） 硕士 研究生课程简介
课程名称：开关电器智能化
课程代码：131.543
英文名称：Intelligentize to Switch Apparatus
课程类型：□讲授课程 □实践（实验、实习）课程 □研讨课程 √专题讲座 □其它
考核方式：撰写专题综述论文+考试
教学方式：讲授为主，研讨为辅
适用专业：电气工程
适用层次：硕士√ 博士□
开课学期：秋季
总学时/讲授学时： 32 / 24
学分： 2 分
先修课程要求：高电压技术 高压电器 单片机
课程组教师姓名
职称
专业
年龄
学术专长
刘春
副教授
电器
36
电器
何俊佳
教授
电器
39
电器、高压
李震彪
教授
电器
44
电器
教学大纲（章节目录）
23556281_一种用于抑制无刷直流电机电流波动的ＰＷＭ调制方式
收稿日期:２０２０－０７－３１基金项目:国家自然科学基金资助项目(６１７７３００６).作者简介:边春元(１９７３－)ꎬ男ꎬ河南镇平人ꎬ东北大学副教授.第４２卷第３期２０２１年３月东北大学学报(自然科学版)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ)Ｖｏｌ.４２ꎬＮｏ.３Ｍａｒ.２０２１㊀ｄｏｉ:１０.１２０６８/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－３０２６.２０２１.０３.００３一种用于抑制无刷直流电机电流波动的ＰＷＭ调制方式边春元ꎬ贾玉龙ꎬ邢海洋ꎬ刘尚玥(东北大学信息科学与工程学院ꎬ辽宁沈阳㊀１１０８１９)摘㊀㊀㊀要:针对无刷直流电机在传统半桥调制方式下电流波动问题ꎬ提出一种改进型ＰＷＭ调制策略.首先ꎬ对传统Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式进行了详细的分析.其次ꎬ为减小Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下的电流波动ꎬ提出了一种改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略.该调制策略通过对非续流区间非导通相的下桥臂开关管进行ＰＷＭ斩波控制ꎬ使得电机电流更加平滑ꎬ从而进一步减小电机转矩脉动.最后ꎬ在ＰＬＥＣＳ仿真平台上搭建了无刷直流电机回馈发电系统仿真模型.基于ＴＭＳ３２０Ｆ２８００４９ＣＰＺＳ控制芯片ꎬ搭建了无刷直流电机回馈发电系统实验平台.仿真和实验结果表明ꎬ所提出的改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略能够抑制电机相电流波动ꎬ从而抑制电机电磁转矩脉动.关㊀键㊀词:无刷直流电机ꎻ回馈发电ꎻ改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭꎻ非导通相续流ꎻ电流波动中图分类号:ＴＭ３１５㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００５－３０２６(２０２１)０３－０３１７－０８ＡＰＷＭＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄＵｓｅｄｔｏＳｕｐｐｒｅｓｓＣｕｒｒｅｎｔＦｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣＭｏｔｏｒＢＩＡＮＣｈｕｎ￣ｙｕａｎꎬＪＩＡＹｕ￣ｌｏｎｇꎬＸＩＮＧＨａｉ￣ｙａｎｇꎬＬＩＵＳｈａｎｇ￣ｙｕｅ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９ꎬＣｈｉｎａ.Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ:ＢＩＡＮＣｈｕｎ￣ｙｕａｎꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｂｉａｎｃｈｕｎｙｕａｎ＠ｉｓｅ.ｎｅｕ.ｅｄｕ.ｃｎ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｉｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈａｌｆ￣ｂｒｉｄｇｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅꎬａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ.ＦｉｒｓｔꎬｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ.ＳｅｃｏｎｄꎬｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅꎬａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ.ＴｈｉｓｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｐｅｒｆｏｒｍｓＰＷＭｃｈｏｐｐｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｎｔｈｅｓｗｉｔｃｈｔｕｂｅｏｆｔｈｅｌｏｗｅｒｂｒｉｄｇｅａｒｍｏｆｔｈｅｎｏｎ￣ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｐｈａｓｅｉｎｔｈｅｎｏｎ￣ｆｒｅｅｗｈｅｅｌｉｎｇｉｎｔｅｒｖａｌꎬｓｏｔｈａｔｔｈｅｍｏｔｏｒｃｕｒｒｅｎｔｉｓｓｍｏｏｔｈｅｒꎬｔｈｅｒｅｂｙｆｕｒｔｈｅｒｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｍｏｔｏｒｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅ.ＦｉｎａｌｌｙꎬａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｆｅｅｄｂａｃｋｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｂｕｉｌｔｏｎｔｈｅＰＬＥＣＳｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＴＭＳ３２０Ｆ２８００４９ＣＰＺＳｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐꎬａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｔｈｅｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｆｅｅｄｂａｃｋｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｂｕｉｌｔ.ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｉｍｐｒｏｖｅｄＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｃａｎｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｍｏｔｏｒｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｒｅｂｙｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｍｏｔｏｒｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒ(ＢＬＤＣＭ)ꎻｆｅｅｄｂａｃｋｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎꎻｉｍｐｒｏｖｅｄＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭꎻｎｏｎ￣ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｈａｓｅｆｒｅｅｗｈｅｅｌｉｎｇꎻｃｕｒｒｅｎｔｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ㊀㊀ＢＬＤＣＭ(ｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒ)具有功率密度高㊁调速简单㊁无复杂的控制算法㊁效率高等优势ꎬ这就使得永磁无刷直流电机在新能源发电上应用成为可能[１－３].但是ꎬ无刷直流电机存在运行时转矩脉动比较大的问题[４]ꎬ因此ꎬ无刷直流电机的转矩脉动成为各国学者研究的热点[５].文献[６]提出㊀㊀了一种基于反馈电流的ＰＷＭ调制策略ꎬ该控制策略对相反电动势检测精度要求较高.文献[７]采用了Ｂｕｃｋ变换器来抑制电流波动ꎬ该控制策略改变了拓扑结构ꎬ增加了成本费用.文献[８]针对回馈制动提出了一种新型ＰＷＭ－ＯＦＦ－ＰＷＭ调制策略ꎬ前３０ʎＰＷＭ斩波控制ꎬ中间６０ʎ关断ꎬ最后３０ʎＰＷＭ斩波控制ꎬ该控制策略能够有效抑制非换相转矩脉动ꎬ但是仍然具有较大的换相转矩脉动.文献[９]提出了一种抑制电流波动的ＰＷＭ调制策略ꎬ在换相时刻对三相调制进行配合ꎬ从而抑制换相时刻电流波动ꎬ但其控制算法比较复杂.文献[１０]提出了一种重叠换相的控制策略ꎬ但是该种调制策略涉及到电流过零检测问题ꎬ对电流检测精度要求较高.文献[１１－１２]通过采用三电瓶中性点钳位拓扑结构来降低换相转矩脉动ꎬ该控制策略加大了整体结构损耗ꎬ进一步提高了成本.文献[１３]提出了一种通过利用空间反电动势矢量来控制ｑ轴电流从而抑制电流波动.文献[１４－１５]提出了一种基于电流模型预测的控制方法ꎬ通过采集转速以及电流状态来预测开关管的开通与关断时刻ꎬ能够有效地抑制非换相电流波动.本文针对传统半桥ＰＷＭ调制方式的不足ꎬ提出了一种改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式:这种调制方式通过利用非导通相续流区间与非续流区间ꎬ从而使得电流波形更加平滑ꎬ能够极大地改善无刷直流电机的转矩脉动ꎬ得到更平稳的制动转矩ꎬ进而提高回馈发电的可靠性.１㊀无刷直流电机系统模型在回馈发电过程中电机产生的电磁转矩与旋转方向相反ꎬ将电机的动能转换为电能ꎬ通过Ｂｕｃｋ/Ｂｏｏｓｔ变换器储存至蓄电池.无刷直流电机回馈发电系统结构图如图１所示[１６].图１㊀无刷直流电机回馈发电系统结构图Ｆｉｇ １㊀ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｆｅｅｄｂａｃｋｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒ㊀㊀电机回馈发电时ꎬＵꎬＶ和Ｗ三相绕组的霍尔电平信号㊁反电动势㊁电流相位关系如图２所示[１７－１８].６个霍尔元件将１个电角度周期分为了１２个扇区.图２㊀电机回馈发电时霍尔电平信号㊁反电动势和电流相位关系图Ｆｉｇ ２㊀ＲｅｌａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆＨａｌｌｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｉｇｎａｌꎬｂａｃｋｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅｆｏｒｃｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｐｈａｓｅｄｕｒｉｎｇｍｏｔｏｒｆｅｅｄｂａｃｋ㊀㊀如图２所示ꎬ在一个完整的电角度周期内ꎬＷ相绕组的非导通区间为扇区１ꎬ２ꎬ７ꎬ８.当Ｗ相处于非导通区间时ꎬＵꎬＶꎬＷ三相绕组端电压和相电流关系为ｖＵ＝Ｕｂｕｓ ＳＵ＝ＲｉＵ＋ＬｄｉＵｄｔ＋ｅＵ＋ＵＯꎬｖＶ＝Ｕｂｕｓ ＳＶ＝ＲｉＶ＋ＬｄｉＶｄｔ＋ｅＶ＋ＵＯꎬｖＷ＝ｅＷ＋ＵＯ.üþýïïïïïï(１)式中:Ｕｂｕｓ为母线电压ꎻｖＵꎬｖＶꎬｖＷ为ＵꎬＶꎬＷ三相相电压ꎻＲꎬＬ为相电阻与相电感ꎻｉＵꎬｉＶꎬｉＷ为ＵꎬＶꎬＷ三相相电流ꎻｅＵꎬｅＶꎬｅＷ为ＵꎬＶꎬＷ三相反电动势ꎻＵｏ为电机中性点电压ꎻＳＵ和ＳＶ表示对应相的开关状态ꎬＳＵ等于１表示Ｕ相上桥臂开关管或二极管导通ꎬ等于０表示Ｕ相下桥臂开关管或二极管导通.同理ꎬＳＶ等于１表示Ｖ相上桥臂开关管或二极管导通ꎬ等于０表示Ｖ相下桥臂开关管或二极管导通.对于无刷直流电机来说ꎬ三相绕组的相电流关系为[１９]ｉＵ＋ｉＶ＋ｉＷ＝０.(２)８１３东北大学学报(自然科学版)㊀㊀㊀第４２卷㊀㊀当Ｗ相为非导通相ꎬ此时没有电流流过Ｗ相ꎬ绕组ｉＷ＝０ꎬ可以由式(１)得到中性点ＵＯ电压为ＵＯ＝１２Ｕｂｕｓ(ＳＵ＋ＳＶ).(３)由式(３)可得ꎬ电机中性点电压的取值为ＵＯ＝０ꎬ(ＳＵ＝ＳＶ＝０)ꎻ１２Ｕｂｕｓꎬ(ＳＵ＝１ꎬＳＶ＝０或ＳＵ＝０ꎬＳＶ＝１)ꎻＵｂｕｓꎬ(ＳＵ＝ＳＶ＝１).ìîíïïïï(４)当处于１ꎬ２ꎬ７ꎬ８扇区时ꎬＷ相为非导通相.当电压ｖＷ高于直流母线正端电压或者低于负端电压时ꎬＷ相上桥臂反并联二极管ＤＳ５或者下桥臂反并联二极管ＤＳ２承受正向电压而导通.于是在Ｗ相绕组上形成电流回路.２㊀半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ回馈调制２ １㊀续流储能阶段半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ回馈调制的续流储能阶段分为２个区间ꎬ各区间的变化情况如下:１)０ʎ~３０ʎ区间.在０ʎ~３０ʎ区间ꎬ电机Ｗ相绕组的反电动势大于零ꎬ范围为０<ｅＷ<Ｕｂｕｓ/２.假定此时不存在非导通相续流ꎬ故电机中性点电压ＵＯ＝０ꎬＷ相的端电压为０<ｖＷ＝ｅＷ＋ＵＯ＝ｅＷ＋０<Ｕｂｕｓ/２<Ｕｂｕｓꎬ此时不会导致ＤＳ２和ＤＳ５正向导通ꎬ说明假定成立.因此ꎬ该种情况下ꎬＷ相不会产生续流ꎬ也不会产生非换相转矩脉动.续流回路为:Ｕ相绕组ңＴ４ңＤＳ６ңＶ相绕组.实际电流流通方向如图３ａ所示.２)３０ʎ~６０ʎ区间.在３０ʎ~６０ʎ区间ꎬＷ相绕组的反电动势小于零ꎬ范围为－Ｕｂｕｓ/２<ｅＷ<０.假定此时不存在非导通相续流ꎬ故电机中性点电压ＵＯ＝０ꎬＷ相的端电压为－Ｕｂｕｓ/２<ｖＷ＝ｅＷ＋ＵＯ＝ｅＷ＋０<０ꎬ此时会导致ＤＳ２正向导通ꎬｉＷʂ０ꎬ这说明假定不成立ꎬ此时电机中性点电压就不为零.因此ꎬ该种情况下ꎬＷ相会产生续流ꎬ同样也会产生非换相转矩脉动.实际电流流向如图３ｂ所示.图３㊀Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下续流储能阶段Ｆｉｇ ３㊀ＦｒｅｅｗｈｅｅｌｉｎｇｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｔａｇｅｉｎＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ(ａ) 在０ʎ~３０ʎ区间内ꎻ(ｂ) 在３０ʎ~６０ʎ区间内.２ ２㊀回馈发电阶段假定此时不存在非导通相续流ꎬ电机中性点电压ＵＯ＝Ｕｂｕｓ/２.在０ʎ~３０ʎ区间ꎬ电机Ｗ相绕组的反电动势大于零ꎬ其范围为０<ｅＷ<Ｕｂｕｓ/２ꎬ无刷直流电机Ｗ相端电压为０<Ｕｂｕｓ/２<ｖＷ＝ｅＷ＋ＵＯ＝ｅＷ＋Ｕｂｕｓ/２<Ｕｂｕｓꎬ此时不会导致ＤＳ２和ＤＳ５正向导通ꎬ说明假定成立.因此ꎬ在该种情况下ꎬＷ相不会产生续流ꎬ也不会产生非换相转矩脉动.在３０ʎ~６０ʎ区间ꎬ电机Ｗ相绕组的反电动势小于零ꎬ其范围为－Ｕｂｕｓ/２<ｅＷ<０ꎬＷ相绕组的端电压为０<ｖＷ＝ｅＷ＋ＵＯ＝ｅＷ＋Ｕｂｕｓ/２<Ｕｂｕｓ/２<Ｕｂｕｓꎬ此时也不会导致ＤＳ２和ＤＳ５正向导通ꎬ说明假定成立.故ꎬ在该种情况下ꎬＷ相不会产生续流ꎬ也不会产生非换相转矩脉动.因此ꎬ在这两个区间回馈发电阶段电流流通方向是相同的:直流母线电压负端ңＤＳ６ңＶ相绕组ңＵ相绕组ңＤＳ１ң直流母线电压正端.实际电流流向如图４所示.９１３第３期㊀㊀㊀边春元等:一种用于抑制无刷直流电机电流波动的ＰＷＭ调制方式㊀图４㊀Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下回馈发电阶段Ｆｉｇ ４㊀ＦｅｅｄｂａｃｋｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｔａｇｅｉｎＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ㊀㊀从以上分析可以看出ꎬ当采用传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ回馈调制方式时ꎬＷ相作为非导通相只有在０ʎ~３０ʎ与２１０ʎ~２４０ʎ区间无续流(非续流区)ꎬ但是在３０ʎ~６０ʎ与１８０ʎ~２１０ʎ区间有续流(续流区).非导通相续流以及二二导通方式特有的非换相电流波动将会导致电机的电磁转矩产生一定的脉动.３㊀改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略㊀㊀基于Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略提出了一种改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略ꎬ该调制策略采用６０ʎ换相.对传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略的扇区进行重新规划ꎬ传统半桥调制策略与改进型调制策略的扇区相差３０ʎ.改进型调制策略利用传统半桥调制方式的续流作用ꎬ在非续流区间通过对非导通相下桥臂开关管进行ＰＷＭ斩波控制ꎬ使得非导通相在非续流区间也有电流流过ꎬ从而使得无刷直流电机中相电流变化更加平缓.由图２可知ꎬ扇区５ꎬ６ꎬ１１ꎬ１２为Ｕ相的非导通区间ꎬ扇区３ꎬ４ꎬ９ꎬ１０为Ｖ相的非导通区间ꎬ扇区１ꎬ２ꎬ７ꎬ８为Ｗ相的非导通区间.通过对传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ与改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略的对比分析ꎬ列出了如表１所示的传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ与改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略的对比分析表.由表１可知ꎬ在一个电角度周期内ꎬ传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ的非导通相Ｕ相只有在扇区６与扇区１１有续流ꎬ非导通相Ｖ相只有在扇区３与扇区１０有续流ꎬ非导通相Ｗ相只有在扇区２与扇区７有续流.也就是说ꎬ只有当Ｗ相处于扇区１与扇区８期间时ꎬＷ相无电流流通.改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式在非导通相Ｗ相处于扇区１与扇区８时ꎬ对开关管ＶＴ２进行ＰＷＭ斩波控制ꎬ使非导通相在非续流区间也有电流流通ꎬ从而使Ｗ相在整个电角度周期内均有电流流过ꎬ提高了Ｗ相电流的平滑度.同理ꎬ当非导通相ＵꎬＶ两相分别处于其相对应的非续流区间时ꎬ对其相应下桥臂开关管ＶＴ４与ＶＴ６进行ＰＷＭ斩波控制ꎬ使得ＵꎬＶ两相在整个电角度周期内均有电流流通ꎬ从而提高了ＵꎬＶ两相电流的平滑度.表１㊀传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略与改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略的对比分析表Ｔａｂｌｅ１㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｔａｂｌｅｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈａｌｆ￣ｂｒｉｄｇｅＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ扇区传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ１Ｗ相无续流ＶＴ４Ｗ相有续流ＶＴ４ꎬＶＴ２２Ｗ相有续流ＶＴ４Ｗ相有续流ＶＴ４３Ｖ相有续流ＶＴ４Ｖ相有续流ＶＴ４４Ｖ相无续流ＶＴ４Ｖ相有续流ＶＴ４ꎬＶＴ６５Ｕ相无续流ＶＴ６Ｕ相有续流ＶＴ４ꎬＶＴ６６Ｕ相有续流ＶＴ６Ｕ相有续流ＶＴ６７Ｗ相有续流ＶＴ６Ｗ相有续流ＶＴ６８Ｗ相无续流ＶＴ６Ｗ相有续流ＶＴ６ꎬＶＴ２９Ｖ相无续流ＶＴ２Ｖ相有续流ＶＴ６ꎬＶＴ２１０Ｖ相有续流ＶＴ２Ｖ相有续流ＶＴ２１１Ｕ相有续流ＶＴ２Ｕ相有续流ＶＴ２１２Ｕ相无续流ＶＴ２Ｕ相有续流ＶＴ２ꎬＶＴ４０２３东北大学学报(自然科学版)㊀㊀㊀第４２卷㊀㊀㊀㊀㊀改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略将１个电角度周期分为６个扇区ꎬ每６０ʎ为１个扇区.基于改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略的功率开关管驱动波形如图５所示.图５㊀改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制策略驱动信号Ｆｉｇ ５㊀ＤｒｉｖｅｓｉｇｎａｌｉｎｉｍｐｒｏｖｅｄＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ４㊀仿真分析和实验结果４ １㊀仿真分析及对比以ＰＬＥＣＳ仿真软件为平台ꎬ搭建无刷直流电机回馈发电系统仿真模型.对传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ与改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ的调制方式进行仿真分析.图６为传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下的相电流与扇区仿真波形图.从图６可以看出ꎬ当采用Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式时ꎬ会出现非图６㊀传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制相电流与扇区的波形Ｆｉｇ ６㊀Ｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｓｅｃｔｏｒｕｎｄｅｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈａｌｆ￣ｂｒｉｄｇｅＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ导通相续流的情况ꎬ从而导致非换相转矩脉动.同时ꎬ传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式在换相时刻非换相电流存在比较明显的波动ꎬ从而导致严重的换相转矩脉动.图７为传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下功率开关管驱动波形.从图７中可以看出ꎬ只有下桥臂的ＶＴ２㊁ＶＴ４㊁ＶＴ６功率开关管参与调制且每个开关管在一个周期内进行１２０ʎ斩波控制.每一个时刻都只有一个功率开关管在进行ＰＷＭ斩波控制.图７㊀传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式驱动波形Ｆｉｇ ７㊀Ｄｒｉｖｅｗａｖｅｆｏｒｍｕｎｄｅｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈａｌｆ￣ｂｒｉｄｇｅＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ(ａ) ＶＴ１ꎻ(ｂ) ＶＴ２ꎻ(ｃ) ＶＴ３ꎻ(ｄ) ＶＴ４ꎻ(ｅ) ＶＴ５ꎻ(ｆ) ＶＴ６.㊀㊀图８为传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下电磁转矩与扇区仿真波形图.由图８可以看出ꎬ无刷直流电机在传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下制动电磁转矩波动较大㊁稳定性比较差.图９为改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下的相电流与扇区仿真波形图.从图９可以看出ꎬ当采用改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式时ꎬ电机的三相电流均是平滑过渡的.换相时刻ꎬ非换相电流的波动明显减小.图１０为改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式的驱动波形.图１１为改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下电磁转矩与扇区仿真波形图.由图１１可以看出ꎬ无刷直流电机在改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下ꎬ制动电磁转矩的波动减小.４ ２㊀实验分析及对比选取ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｆ２８００４９ＣＰＺＳ为主控芯片ꎬ搭建无刷直流电机回馈发电系统硬件实验平台.通过电流传感器ＡＣＳ７８０ＬＬＲＴＲ－０５０Ｂ－Ｔ与电压传感器ＪＣＥ１０－ＶＰ/２得到电流１２３第３期㊀㊀㊀边春元等:一种用于抑制无刷直流电机电流波动的ＰＷＭ调制方式㊀㊀与电压的瞬时采样ꎬ通过ＣｏｄｅＣｏｍｐｏｓｅｒＳｔｕｄｉｏ９ ０ １软件实现代码的编写与调试.实验电机参数如表２所示.无刷直流电机回馈发电系统硬件实验平台如图１２所示.图８㊀传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下电磁转矩与扇区波形Ｆｉｇ ８㊀Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｏｒｑｕｅａｎｄｓｅｃｔｏｒｗａｖｅｆｏｒｍｕｎｄｅｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈａｌｆ￣ｂｒｉｄｇｅＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ(ａ) Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ电磁转矩与扇区波形整体图ꎻ(ｂ) Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ电磁转矩与扇区波形局部图.㊀㊀图１３是传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制下相电流与ＵꎬＷ两相下桥臂开关管驱动实验波形ꎬ从图１３中可以看出电机相电流在换相处具有明显的波动ꎬ从而导致电机具有较大的换相转矩脉动.图１４是改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制下相电流与ＵꎬＷ两相下桥臂开关管驱动实验波形ꎬ从图１４中可以明显看到在换相时电流波动减小ꎬ且更加平滑.从图中开关管的驱动波形可以看出ꎬ在非续流区间对非导通相下桥臂开关管进行ＰＷＭ斩波控制ꎬ从而使得非导通相在非续流区间也有电流流通.图９㊀改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下的相电流与扇区的波形Ｆｉｇ ９㊀ＰｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｓｅｃｔｏｒｗａｖｅｆｏｒｍｕｎｄｅｒｉｍｐｒｏｖｅｄＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ图１０㊀改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式下驱动波形Ｆｉｇ １０㊀ＤｒｉｖｅｗａｖｅｆｏｒｍｕｎｄｅｒｉｍｐｒｏｖｅｄＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ(ａ) ＶＴ１ꎻ(ｂ) ＶＴ２ꎻ(ｃ) ＶＴ３ꎻ(ｄ) ＶＴ４ꎻ(ｅ) ＶＴ５ꎻ(ｆ) ＶＴ６.表２㊀实验电机参数Ｔａｂｌｅ２㊀Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｏｔｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓ电机额定功率/ｋＷ５额定电压/Ｖ３０５额定电流/Ａ２０单相电感/ｍＨ１３ ３５极对数４２２３东北大学学报(自然科学版)㊀㊀㊀第４２卷㊀㊀图１１㊀改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制时电磁转矩与扇区波形Ｆｉｇ １１㊀ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｏｒｑｕｅａｎｄｓｅｃｔｏｒｗａｖｅｆｏｒｍｕｎｄｅｒｉｍｐｒｏｖｅｄＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ(ａ) 改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ电磁转矩与扇区波形整体图ꎻ(ｂ) 改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ电磁转矩与扇区波形局部图.图１２㊀实验平台Ｆｉｇ １２㊀Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍ(ａ) 无刷直流电机回馈发电实验平台ꎻ(ｂ) 蓄电池实验平台.图１３㊀传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制相电流实验波形Ｆｉｇ １３㊀Ｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｗａｖｅｆｏｒｍｕｎｄｅｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈａｌｆ￣ｂｒｉｄｇｅＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ图１４㊀改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制相电流实验波形Ｆｉｇ １４㊀ｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｗａｖｅｆｏｒｍｕｎｄｅｒｉｍｐｒｏｖｅｄＨ＿ＯＦＦ￣Ｌ＿ＰＷＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ５㊀结㊀㊀论１)改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式与传统半桥Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式相比可以提高电流波形的平滑度ꎬ减小电磁转矩脉动.３２３第３期㊀㊀㊀边春元等:一种用于抑制无刷直流电机电流波动的ＰＷＭ调制方式２)提出的改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式ꎬ无需对整体电路结构进行改变ꎬ对换相区间与非换相区间不作区分ꎬ采用软件编程即可实现.３)实验验证了改进型Ｈ＿ＯＦＦ－Ｌ＿ＰＷＭ调制方式能够实现无刷直流电机的高效回馈发电ꎬ为无刷直流电机在新能源发电上应用提供了新的方法与思路.参考文献:[１]㊀ＬｉｕＹꎬＨｕＪＨꎬＤｏｎｇＳＬ.ＡｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｍａｌｌｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅ￣ｌｅｖｅｌＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ[Ｃ]//２０１９ｔｈｅ１４ｔｈＩＥＥＥＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ.Ｘｉ ａｎꎬ２０１９:１６６９－１６７４.[２]㊀ＳｕｎＬＨꎬＹｕＪ.ＤｅｓｉｇｎｏｆｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｈａｌｌｓｅｎｓｏｒ[Ｃ]//２０１８ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ.Ｈｏｈｈｏｔꎬ２０１８:４１６－４２２.[３]㊀ＳｈｉＸＱꎬＷａｎｇＸＬꎬＧｕＣꎬｅｔａｌ.Ａｎｏｖｅｌｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｈｉｇｈ￣ｓｐｅｅｄＰＭｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒ[Ｃ]//ＩＥＥＥＡｐｐｌｉｅｄＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｐｏｓｉｔｉｏｎ(ＡＰＥＣ).Ｔａｍｐａꎬ２０１７:１８９９－１９０５. [４]㊀ＺｈｕＣꎬＺｅｎｇＺＹꎬＺｈａｏＲＸ.Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｓｉｎｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｆｏｕｒｓｗｉｔｃｈｉｎｖｅｒｔｅｒ￣ｆｅｄＰＭＳＭｄｒｉｖｅｓｕｓｉｎｇｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１７ꎬ３２(７):５４１１－５４２４.[５]㊀朱熀秋ꎬ郝正杰ꎬ潘伟ꎬ等.无轴承无刷直流电机的研究㊁应用及发展趋势[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１９ꎬ３４(２１):４４２８－４４４０.(ＺｈｕＨｕａｎｇ￣ｑｉｕꎬＨａｏＺｈｅｎｇ￣ｊｉｅꎬＰａｎＷｅｉꎬｅｔａｌ.ＲｅｓｅａｒｃｈꎬａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｏｆｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒ[Ｊ].ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０１９ꎬ３４(２１):４４２８－４４４０.)[６]㊀ＶｉｌｌａｎｉＭꎬＴｕｒｓｉｎｉＭꎬＦａｂｒｉＧꎬｅｔａｌ.Ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｂｒｕｓｈｌｅｓｓｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅｆｏｒａｉｒｃｒａｆｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１２ꎬ５９(５):２０７３－２０８１.[７]㊀ＭｏｒａｅｓＴＪＤＳꎬＮｇｕｙｅｎＮＫꎬＭｅｉｎｇｕｅｔＦꎬｅｔａｌ.Ａｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｔｗｏｆａｕｌｔ￣ｔｏｌｅｒａｎｔｄｕａｌ￣ｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓｕｎｄｅｒｓｈｏｒｔ￣ｃｉｒｃｕｉｔｉｎｖｅｒｔｅｒｓｗｉｔｃｈｆａｕｌｔ[Ｃ]//ＩＥＥＥ２４ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ.Ｂｕｚｉｏｓꎬ２０１５:１４９０－１４９５.[８]㊀边春元ꎬ段鹏飞ꎬ肖鸿权ꎬ等.一种用于无刷直流电机回馈制动的ＰＷＭ调制方式[Ｊ].中国电机工程学报ꎬ２０１９ꎬ３９(１７):５２４７－５２５６ꎬ５３０５.(ＢｉａｎＣｈｕｎ￣ｙｕａｎꎬＤｕａｎＰｅｎｇ￣ｆｅｉꎬＸｉａｏＨｏｎｇ￣ｑｕａｎꎬｅｔａｌ.ＡＰＷＭｓｃｈｅｍｅｆｏｒｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｂｒａｋｉｎｇｏｆｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥꎬ２０１９ꎬ３９(１７):５２４７－５２５６ꎬ５３０５.)[９]㊀ＳｈｉＪꎬＬｉＴＣ.ＮｅｗｍｅｔｈｏｄｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｏｆｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｗｉｔｈｍｉｎｉｍｕｍｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｔｉｍｅ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１３ꎬ６０(６):２１３９－２１４６.[１０]盛田田ꎬ王晓琳ꎬ顾聪ꎬ等.一种使用重叠换相法的无刷直流电机平均转矩控制[Ｊ].中国电机工程学报ꎬ２０１５ꎬ３５(１５):３９３９－３９４７.(ＳｈｅｎｇＴｉａｎ￣ｔｉａｎꎬＷａｎｇＸｉａｏ￣ｌｉｎꎬＧｕＣｏｎｇꎬｅｔａｌ.ＡｎａｖｅｒａｇｅｔｏｒｑｕｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｓｕｓｉｎｇｏｖｅｒｌａｐｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥꎬ２０１５ꎬ３５(１５):３９３９－３９４７.)[１１]ＶｉｓｗａｎａｔｈａｎＶꎬＪｅｅｖａｎａｎｔｈａｎＳ.ＡｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｆｏｒｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅ￣ｌｅｖｅｌｎｅｕｔｒａｌ￣ｐｏｉｎｔ￣ｃｌａｍｐｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈＤＣ￣ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ[Ｊ].ＩＥＴＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０１５ꎬ８(１):４７－５５. [１２]ＶｉｓｗａｎａｔｈａｎＶꎬＪｅｅｖａｎａｎｔｈａｎＳ.ＨｙｂｒｉｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒｔｏｐｏｌｏｇｙｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｏｆＢＬＤＣｍｏｔｏｒ[Ｊ].ＩＥＴＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１７ꎬ１０(１２):１５７２－１５８７.[１３]ＬｉＺＧꎬＧａｏＸＦꎬＷａｎｇＪＨꎬｅｔａｌ.ＰｈａｓｅｂａｃｋＥＭＦｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｏｒｉｅｎｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｆｏｒｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ[Ｃ]//２０１６ＩＥＥＥ８ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.Ｈｅｆｅｉꎬ２０１６:２５６４－２５７０.[１４]ＭｏｒａｅｓＴＪＤＳꎬＮｇｕｙｅｎＮＫꎬＭｅｉｎｇｕｅｔＦꎬｅｔａｌ.Ｆａｕｌｔｔｏｌｅｒａｎｔｄｕａｌ￣ｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅｓ:ｓｉｚｉｎｇｏｆｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ[Ｃ]//１７ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ.Ｇｅｎｅｖａꎬ２０１５:１－１０.[１５]ＬｉｕＨＢꎬＷａｎｇＪꎬＺｈａｎｇＪＰꎬｅｔａｌ.ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒ[Ｃ]//Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ２５ｔｈＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＤｅｃｉｓｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.Ｇｕｉｙａｎｇꎬ２０１３:４２４－４２９.[１６]张国驹ꎬ唐西胜ꎬ周龙ꎬ等.基于互补ＰＷＭ控制的Ｂｕｃｋ/Ｂｏｏｓｔ双向变换器在超级电容器储能中的应用[Ｊ].中国电机工程学报ꎬ２０１１ꎬ３１(６):１５－２１.(ＺｈａｎｇＧｕｏ￣ｊｕꎬＴａｎｇＸｉ￣ｓｈｅｎｇꎬＺｈｏｕＬｏｎｇꎬｅｔａｌ.ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄＢｕｃｋ/Ｂｏｏｓｔｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｎｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥꎬ２０１１ꎬ３１(６):１５－２１.)[１７]ＬｉｕＭＪꎬＧｕｏＨＪꎬＳｏｎｇＭＨ.ＲｉｐｐｌｅｔｏｒｑｕｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＢＬＤＣｍｏｔｏｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＰＷＭｍｏｄｅｓ[Ｃ]//Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆｔｈｅ７ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ(ＩＰＥＭＣ).Ｈａｒｂｉｎꎬ２０１２:９７３－９７７.[１８]ＷｕＱＸꎬＪｉａｎｇＷＱꎬＳｕｎＨＦ.ＦｉｘｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｆｕｚｚｙＰＩＤ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１１ꎬ２７(３):９－１３.[１９]ＣｈｏｉＣＨꎬＳｅｏｋＪＫꎬＬｏｒｅｎｚＲＤ.Ｗｉｄｅ￣ｓｐｅｅｄｄｉｒｅｃｔｔｏｒｑｕｅａｎｄｆｌｕｘｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｉｎｔｅｒｉｏｒＰＭｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｓｏｐｅｒａｔｉｎｇａｔｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｌｉｍｉｔｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０１３ꎬ４９(１):１０９－１１７.４２３东北大学学报(自然科学版)㊀㊀㊀第４２卷㊀㊀。
电气工程及其自动化专业导论PPT第5章[67页]
![电气工程及其自动化专业导论PPT第5章[67页]](https://img.taocdn.com/s3/m/5410eaa54431b90d6c85c7ba.png)
哈尔滨理工大学
5 5
第5章 高电压与绝缘技术 5.1 高电压与绝缘技术的主要内容
交流输电对比 哈尔滨理工大学
直流输电对比
6 6
第5章 高电压与绝缘技术 5.1 高电压与绝缘技术的主要内容
1986
1998
电气绝缘与电缆（0803） 高电压技术及设备（0806）
电气工程及其自动化（080601） 博士&硕士：高电压与绝缘技术
机械强度大，介电性能良好，化学稳定性、耐老化性和耐热性较好。
广泛应用于干式配电电力变压器中。
哈尔滨理工大学
14 14
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.2 有机绝缘材料
图5-9 聚酰亚胺薄膜
聚酰亚胺电热膜
耐220℃聚酰亚胺漆包线
聚酰亚胺薄膜 耐热性好，可长期工作在250℃环境下，H级耐温等级。
哈尔滨理工大学
9 9
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.1 无机绝缘材料
二、基准值的选取
图5-3（b晕性和耐热性。
哈尔滨理工大学
图5-3（a）瓷绝缘子
10 10
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.1 无机绝缘材料
电性能好，主要用于电线电缆绝缘材料。
哈尔滨理工大学
16 16
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.2 有机绝缘材料
硅橡胶有机外套避雷器
图5-14 硅橡胶绝缘子表面憎水性
图5-13 硅橡胶绝缘子
硅橡胶 分子主链是化学性质稳定的Si-O键结构，良好耐热和耐大气老化性、耐臭氧
老化性等类似于无机物材料的特性。
电气工程及其自动化专业导论
河北科技大学电气学院电力工程基础的课程设
电气工程及其自动化专业有哪些课程专业主要培养从事电气工程及其自动化专业方面的研究、设计、运行、实验、管理及开发等领域工作的高级技术人才。
本专业毕业生具有较宽厚的技术理论基础和比较坚实的专业基础知识，具有较强的电气工程基本技能和较好的电气工程实践训练，具有较强的创新能力，具备一定适用市场经济的科学研究、科技开发和组织管理能力。
毕业生可到各类发电厂、电力系统供电部门、电力勘测设计研究单位、电力管理等部门就业，即电业局、设计院、工程局。
专业基础课有：PLC编程，工程力学、电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机学、电力电子技术、自控理论等。
主要专业课有：电力系统分析、电力系统继电保护、现代电气传动控制技术、计算机控制技术等。
电路原理、电子技术基础、电机学、电力电子技术、电力拖动与控制、计算机技术（语言、软件基础、硬件基础、单片机等）、信号与系统、控制理论等。
专业实验：电机与控制实验、电气工程系统实验、电力电子实验等。
就业前景：主要从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作。
电气自动化在工厂里应用比较广泛，可以这么说，电气自动化是工厂里唯一。
专业主要培养从事电气工程及其自动化专业方面的研究、设计、运行、实验、管理及开发等领域工作的高级技术人才。
本专业毕业生具有较宽厚的技术理论基础和比较坚实的专业基础知识，具有较强的电气工程基本技能和较好的电气工程实践训练，具有较强的创新能力，具备一定适用市场经济的科学研究、科技开发和组织管理能力。
毕业生可到各类发电厂、电力系统供电部门、电力勘测设计研究单位、电力管理等部门就业，即电业局、设计院、工程局。
专业基础课有：PLC编程，工程力学、电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机学、电力电子技术、自控理论等。
主要专业课有：电力系统分析、电力系统继电保护、现代电气传动控制技术、计算机控制技术等。
基于Kinect的原地太极拳辅助训练系统
第38卷第2期 2〇17年4月河北科技大学学报Vol. 38,No. 2Apr. 2017 Journal of Hebei University of Science and Technology文章编号：1008-1542 (2017) 02-0183-07doi：10. 7535/hbkd. 2017yx02013基于Kinect的原地太极拳辅助训练系统薛智宏S张利英\程振华\赵浩祉S杨春晖2(1.河北科技大学电气工程学院，河北石家庄 050018 ;2.方圆电子音像出版社有限责任公司，河北石家庄 050061)摘要：为促进太极拳教学训练的科学化、规范化，提出并设计了基于Kinect运动捕捉技术和角 度、速度特征提取的太极拳辅助训练系统，应用动态时间规划算法（DTW)采样对应帧，替代传统等 间隔采样关键帧的方法。
系统由学习模块、动作采集模块和动作评分模块组成。
学习模块配有标 准动作教学视频，能够满足学员学习要求；动作采集模块采用微软开发的Kinect设备，针对原地太 极拳动作中人体骨架的20个关节的空间坐标进行数据采集，然后经过滤波降噪及遮挡点数据处理 后进行骨架数据保存；评分模块以8个关键关节点的16个角度特征和20个关节点的瞬时速度特 征为基础构建测试序列，通过与标准序列进行实时对比计算，根据预设的评分规则实现评分功能，并为学员提供直观可靠的训练建议，从而提高学员的学习效率。
通过增加传感器数量，进一步设计 和优化数据融合及滤波算法，配合微软推出的Kinect2.0版本，该系统也可推广应用于医疗康复训 练、体育训练动作分析及评估、虚拟现实人机交互等多个领域。
关键词：图像处理；Kinect;运动捕捉；特征提取；DTW;太极拳；辅助训练系统中图分类号：TP391. 41 文献标志码：AResearch of Tai-chi-chuan auxiliary training system based on Kinect XUE Zhihong19ZHANG Liying19CHENG Zhenhua19ZHAO Haozhi19YANG Chunhui2(1. School of Electrical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018，China；2. Fangyuan Electronic and Audiovisal Publishing Company Limited, Shijiazhuang, Hebei 050061, China)Abstract：In order to promote the scientific standardization of Tai-chi-chuan teaching and training, a Tai-chi-chuan auxiliary training system based on Kinect motion capture technology and extraction of the angle feature and speed feature is proposed and designed. The dynamic time planning algorithm (D TW) sampling corresponding frame is applied to replace the traditional method of sampling the key frame. The auxiliary training system consists of learning module, action acquisition module and action scoring module. Learning module with stan-dard action teaching video, to meet the requirements of students learning；action acquisition module uses Microsoft developed Kinect equipment to realize data acquisition of the spatial coordinates of the human skeleton in Tai-chi-chuan action, and through filtered noise reduction and the occlusion point data processing the skeleton data is saved. The scoring module constructs the test sequence based on the 16 angle features of eight key joint nodes and the instantaneous velocity characteristics of 20 joint nodes. By comparing with the standard sequence in real time, the original scoring rules is used to achieve the scoring function, which provides students with intuitive and reliable training recommendations, so as to improve the efficiency of learning. By increasing the number of sensors, further designing and optimizing data fusion and filtering algorithm, combining with Microsoft's Kinect2. 0 version, the system can also be applied to收稿日期：2016-11-16;修回日期：2017-01-13;责任编辑:李穆基金项目：河北省科技攻关项目（16210312D)第一作者简介：薛智宏（1971—），男，河北邢台人，副教授，硕士，主要从事智能控制方面的研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
出现这种趋势的原因主要在于： · 硬件功能有限，不能进行高效而复杂的设备管理； · 硬件平台简单，不能有效地支持功能繁多而且复杂的网络管理； · 软件缺乏操作系统的支持，网络应用程序设计复杂，难先前以单片机为平台，应用程序直接运行于CPU之上的方式具有明显的不足：
嵌入式系统 Embedded System
河北科技大学 赵哲
Before the Begin
你的职业理想： 研发工程师 本专业相关辅助工作 与专业完全无关的工作 考研 没有理想
你的未来掌握在自己的手中
大四对你人生的影响 不亚于高考
对这门课的要求
知道什么是嵌入式系统 知道嵌入式系统涉及到哪些知识 知道嵌入式设计的一般流程 了解嵌入式发展的动态和方向 搭建学习嵌入式系统的框架，减少日后自 学的盲目性（自学的最大难点是如何客服 盲目性）
嵌入式系统是一个无限大的系统
嵌入式系统入门的要求： 建立了本专业完整的知识体系 熟悉计算机相关的知识 对编程有感觉 实践 自学
第一章 嵌入式系统概况
河北科技大学 赵哲
本章内容
1.1 嵌入式系统的定义
1.2 嵌入式技术的应用领域及发展趋势
1.3 嵌入式系统组成简介
发展历史
强实时性：响应时间us—ms级 一般实时性：响应时间ms—s级 弱实时性：响应时间s级
嵌入式系统与PC之间的区别（3）
嵌入式系统运行需高可靠性保证，比PC 机的故障容忍能力弱得多。 嵌入式系统运行需忍受长时间，无人值守 条件下的运行。 嵌入式系统运行的环境恶劣。
嵌入式系统与PC之间的区别（4）
单片机系统多为4位、8位、16位机，它 们不适合运行操作系统，难以进行复杂的 运算及处理功能； 嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件 协同设计。单片机大多采用软硬件流水设 计； 嵌入式系统设计的核心是软件设计（占 70%左右的工作量），单片机系统软硬件 设计所占比例基本相同。
嵌入式系统与PC之间的区别（1）
1.1、嵌入式系统的定义
6.我的定义 内涵： 充分条件： 1、以操作系统为软件平台； 2、专门设计的为应用优化的硬件平台。
1.1、嵌入式系统的定义
6.我的定义 广义：非通用计算机系统。 狭义：以嵌入式处理器为硬件核心，以嵌入 式操作系统为软件核心，为某专一用途 专门设计的计算机系统。
嵌入式系统与单片机、PC的区别
总之，嵌入式系统采用“量体裁衣”的 方式把所需的功能嵌入到各种应用系统 中。
6、有些资料甚至把FPGA都称为“嵌入式 系统”
嵌入式系统的定义
6.我的定义 外沿：电视、洗衣机、微波炉、飞机、坦克 等等应用逻辑控制单元的电子产品或应 用电子技术的产品的控制系统。
1.1、嵌入式系统的定义
6.我的定义 内涵： 必要条件： 1、计算机系统 2、独特的应用 3、结合其他部件工作
嵌入式技术的应用领域
2.在工业和服务领域中，大量嵌入式技术也 已经应用于工业控制、数控机床、智能工 具、工业机器人、服务机器人等各个行业， 正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方 式。例如，飞机的电子设备、城市地铁购 票系统等都可应用嵌入式系统来实现。嵌 入式系统的应用领域如下图所示。
嵌入式系统的应用领域示意图
体积小，结构简单，功能单一 应用面广 功耗低，工作频率低 升级困难 一般用作控制器（英文简写MCU） 可以完成一定的“嵌入式”应用
DSP
单片机+特殊算法指令 具有单片机的优点，补偿了单片机信号处 理功能较弱的缺点。
数字电路
数字电路是计算机系统的基础 数字电路也可以完成逻辑控制功能 数字电路也可以完成算法 只是没有人这么用而已
可编程逻辑器件（PLD ）
FPGA、CPLD ASIC以非计算机系统的身份完成计算机 系统完成的功能 更为灵活 开发较困难 在FPGA、ASIC上完成算法和复杂协议是 电子技术发展的新方向
嵌入式系统
标准计算机系统、单片机和DSP的结合体 在功耗、通用性、“可嵌入”等方面优势明显 嵌入式系统的优势：可以在“单片”（简单系 统，较小功耗，“可以嵌入”）的基础上 实现图形界面 实现网络协议 实现一定的算法 实现控制功能
军事国防 工业控制
工控设备 智能仪表 汽车电子 网络设备 电子商务 军事电子
消费电子
信息家电
智能玩具
嵌入式应用
通信设备
移动存贮
网络
一些典型的嵌入式系统应用实例
Tektronix TDS7000 Digital Oscilloscopes
goReader Internet eBook
Samsung AnyWeb Internet Screen Phone
ARM是Advance Risc Machine的缩写。 ARM公司于1990年11月在英国剑桥成立， 前身为Acorn计算机公司。 ARM公司是知识产权（IP）公司，本身不 生产芯片，靠转让设计许可，由合作伙伴 公司来生产各具特色的芯片。 ARM公司已成为移动通信，手持设备， 多媒体数字消费嵌入式解决方案的Risc标 准。
计算机系统与数字电路
1、计算机系统是以数字电路为基础的 2、计算机系统是一种较为复杂的数字电 路（冯.诺依曼结构的5部分） 3、如果从原理上讲，任何数字电路都可 以理解为可以完成“取指令、运算、输出” 三个步骤的计算机系统
用通用数字电路搭建的CPU
用通用数字电路搭建的CPU
计算机系统的功能
各种可以完成逻辑功能的设备
1、标准计算机系统（大型机、服务器、工 作站、PC、工控器等） 2、单片机 3、DSP 4、数字电路 非“计算机系统” 5、可编程逻辑器件 6、嵌入式系统
标准计算机系统
通用，功能更为丰富 系统的升级能力强 结构复杂 功耗高 难以用于“嵌入式”应用
单片机
嵌入式系统的开发需要专用工具和特殊方 法。
开发：交叉编译，交叉链接 调试：仿真器，虚拟机 更新：在线升级等。
嵌入式系统与PC之间的区别（6）
嵌入式系统开发是一项综合的计算机应用 技术。
系统结构：状态控制器，中断控制器处理 汇编语言：操纵外围设备，端口 操作系统：设置运行任务，通讯 编译原理：交叉编译
通用计算机系统要求的是高速、海量的数 值运算和需求多样的应用程序。在技术发 展上追求总线速度不断提升、存储容量不 断扩大。 嵌入式计算机系统要求的是对象体系的智 能化控制能力，任务是专用而确定的。
嵌入式系统与PC之间的区别（2）
嵌入式系统对实时性提出较高要求。 实时系统：指系统能够在限定的响应时间 内提供所需水平的服务。 嵌入式实时系统可分为：
（2）通用计算机由于体积、成本以及效率等因素的限制，也不适合这种应用环境。 （3）采用嵌入式实时系统是理想的解决方法：
· 嵌入式实时系统在硬件上使用功能紧凑而高效的CPU，适合“嵌入”设备内部作为 控制的硬件核心，可以支持复杂的设备管理； · 在软件上，嵌入式实时系统以高性能的嵌入式实时操作系统为核心，除了为系统提 供良好的实时性保障以外，还简化了高层应用程序的设计。
控制 运算
通信-----延伸出来，但是应用越来越广泛
嵌入式实时系统在通信系统的应用
嵌入式实时系统的应用范围已经扩展到许多领域，尤其在通信领域 更是得到了前所未有的发展。随着网络新业务的开通和新设备的增 加，电信网络管理成为个日益突出的问题而备受关注。
通信网络的扩大、新业务和新设备的大量增加要求网络管理不但具
备丰富管理功能，还要具备良好的管理性能效率；也就是说，网络
管理必须满足一定的实时性。简言之，现代网络管理具有以下两个 突出特点：
· 完善的管理功能；
· 良好的管理性能。
为了实现完善而高效的网络管理，通信设备必须增强自身性能，从 而为高层网管提供高性能的软硬件平台。通信系统的设计出现了新 的发展趋势，如图3所示。
1.2、嵌入式技术的应用领域及发展趋势
1.2.1 嵌入式技术的应用领域 1.2.2嵌入式技术的现状 1.2.3 嵌入式技术的发展趋势
嵌入式技术的应用领域
1.嵌入式技术可应用在： 工业控制 交通管理 信息家电 家庭智能管理 网络及电子商务 环境监测 机器人 工业、军事和日常生活的各个方面。
嵌入式系统大都有功耗约束。
如：珍贵文物微气象环境监测 要求一分钟采样一次，每个采样节点用电池供电，十年更新一次。 采用常规方法，能量只能持续5天。 采用间歇式工作方式，节省电能，降低功耗。
嵌入式系统与PC之间的区别（5）
嵌入式系统比PC可用资源少的多。
为降低成本和功耗，嵌入式系统的资源配置遵循够用就行。
计算机系统
机器以运算器为中心，输入-输 出设备与存储器之间的数据传 送都途经运算器。运算器、存
动。一种是数据，即各 。原始数据和程序要由 储器中，最后结果由运 过程中，数据从存储器 也要存入存储器中。人 的指令序列，即程序， 控制器，再由控制器向 信号。另一种信息是控 行指令规定的各种操作。
计算机系统
嵌入式系统的具体应用
军事侦察
阿富汗参加反恐作战的“ 赫耳墨斯”价值4万美元， 可携带2架摄像机，发挥了 很好作用。
嵌入式系统的具体应用
反恐防暴
2002年11月28 日，以色列 一选举投票 点，发生枪 击事件，造 成至少7人 死亡，数十 人受伤。以 警方用机器 人在检查一 具巴勒斯坦 枪手的尸体。
嵌入式系统的具体应用
社会发展方面：嵌入式Internet应用，如 下图所示。
嵌入式系统的具体应用