變電站是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié),它的運(yùn)行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。一個變電站運(yùn)行情況的優(yōu)劣,在很大程度上取決于其二次設(shè)備的工作性能?,F(xiàn)在的變電站有三種運(yùn)行模式:一種是常規(guī)變電站,一種是部分實現(xiàn)微機(jī)管理、具有一定自動化水平的變電站,再有一種是實現(xiàn)無人值班、全面微機(jī)化的綜合自動化變電站。在常規(guī)變電站中,其繼電保護(hù)、中央信號系統(tǒng)、變送器、遠(yuǎn)動及故障錄波裝置等所有二次設(shè)備都是采用傳統(tǒng)的分立式設(shè)備,而且站內(nèi)配備大量控制、保護(hù)、記錄用屏盤。使裝備設(shè)置復(fù)雜,占地面積大,日常維護(hù)管理工作繁重。這種常規(guī)變電站的一個致命弱點是不具備自診斷能力,對二次系統(tǒng)本身的故障無法監(jiān)測。因此,這種常規(guī)變電站已逐漸被淘汰。 要提高變電站運(yùn)行的可靠性及經(jīng)濟(jì)性,一個最有效的方法就是提高變電站運(yùn)行管理的自動化水平,實現(xiàn)變電站的綜合自動化,以微機(jī)化的新型二次設(shè)備取代傳統(tǒng)使用的分立式設(shè)備。開發(fā)集保護(hù)、控制、監(jiān)測及遠(yuǎn)動等功能為一體的新型設(shè)備,并實現(xiàn)設(shè)備共享、信息資源共享,使變電站設(shè)計簡捷、布局緊湊,運(yùn)行更加可靠安全。 隨著微型計算機(jī)技術(shù)、集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,原來越多的新技術(shù)和新產(chǎn)品應(yīng)用到變電站的二次設(shè)備中去,使變電站的二次設(shè)備得到不斷的更新?lián)Q代。該項研究把一種新型的低壓電能量測量芯片與高性能的數(shù)字信號處理器(DSP)結(jié)合起來,利用DSP體積小、功能強(qiáng)、功耗低、速度快、性價比高等優(yōu)點,設(shè)計出新型的變電站線路測控單元,實現(xiàn)對高壓線路的測量、監(jiān)視和控制,這種新型的二次設(shè)備比傳統(tǒng)的二次設(shè)備具有更高的精度和更快的相應(yīng)速度。 與此同時,網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)的發(fā)展,也使變電站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化,由原來的集中控制型逐步過渡到功能分散、模塊化的分散網(wǎng)絡(luò)型,通過現(xiàn)場總線,使主控室和現(xiàn)場之間的聯(lián)系變成了串行通信聯(lián)系,從而提高的系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。CAN總線應(yīng)用于變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中,組成變電站的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力和容錯能力。 該文就以上的兩個方面進(jìn)行研究和設(shè)計,主要內(nèi)容包括:一是在簡單介紹新型電能測量芯片和DSP的基本知識的基礎(chǔ)上,提出了一個變電站測控單元的設(shè)計方案,并從從硬件和軟件兩個方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,主要部分是對測量模塊的設(shè)計;二是系統(tǒng)的通信接口模塊設(shè)計,從硬件和軟件方面詳細(xì)的介紹了通信模塊的三種不同的通信接口的設(shè)計,分別是RS-232串行通信、RS-485總線通信、CAN總線通信;三是在分析現(xiàn)代測控系統(tǒng)發(fā)展歷史,指出了現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)的優(yōu)越性;四是設(shè)計出的測控系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上,利用CAN現(xiàn)場總線構(gòu)建變電站的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。 該文提出的方案、技術(shù)以及結(jié)論對于變電站監(jiān)控系統(tǒng)和自綜合動化系統(tǒng)的研究開發(fā)、工程設(shè)計都具有實際的參考意義。
上傳時間: 2013-04-24
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DSP技術(shù)的迅速發(fā)展,為研制這種計量裝置提供了有力的技術(shù)支持.本裝置就是通過采樣電路采集到電網(wǎng)的電壓和電流等數(shù)據(jù),利用DSP快速處理數(shù)據(jù)的能力,對電壓和電流采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換,得到各次諧波電壓和電流的值,再根據(jù)諧波功率和電能計算方法,計算出各次諧波的電能.本裝置硬件和軟件都采用模塊化設(shè)計.硬件分為四個部分,前置電路、采樣電路、DSP電路和顯示電路;軟件也分四部分,分為主程序、采樣子程序、FFT子程序和功率電能計算子程序.經(jīng)過實驗測試和誤差仿真修正,本裝置能準(zhǔn)確地計量電網(wǎng)中各次諧波電能,其計量精度可達(dá)0.2級.若再做進(jìn)一步的完善,本裝置完全可做到實用化,具有廣泛的應(yīng)用前景.
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開關(guān)磁阻電機(jī)(SR電機(jī))驅(qū)動系統(tǒng)(SRD)是一種先進(jìn)的機(jī)電一體化裝置,但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機(jī)振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內(nèi)容有:由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機(jī)噪聲的主要根源,因此徑向力的分析和計算是研究SR電機(jī)振動噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導(dǎo)出徑向力的解析表達(dá)式,定性分析了徑向力與電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理,推導(dǎo)出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進(jìn)行一次磁場計算,不但減小了計算量,同時計算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計算方法,求出了實驗樣機(jī)的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對在SRD性能仿真時,傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時,而且對有限元計算數(shù)據(jù)量要求高的問題,本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線性模型辨識能力,成功進(jìn)行了SR電機(jī)磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計算的模型訓(xùn)練,最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SR電機(jī)精確解析數(shù)學(xué)模型。因為SR電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機(jī)主要尺寸的確定;接著從對稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機(jī)相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對一些常用的降低電機(jī)機(jī)械噪聲的措施和方法進(jìn)行了綜述。系統(tǒng)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運(yùn)動方程出發(fā),導(dǎo)出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解;然后利用機(jī)電類比法得出了SR電機(jī)定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動振幅的解析解,定性分析了影響振動振幅的各種因素;最后利用基于能量法的有限元解法,通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機(jī)三維有限元模型,分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機(jī)三維有限元模型,分析得出了加強(qiáng)繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實驗樣機(jī)的模態(tài)分析結(jié)果和運(yùn)行實驗結(jié)果,證實了模態(tài)分析的有效性。仿真是計算SRD系統(tǒng)性能和預(yù)估電機(jī)振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上,對SRD系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負(fù)載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真,綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個優(yōu)化目標(biāo),對SR電機(jī)的開關(guān)角進(jìn)行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真,通過非線性插值得到徑向力的波形,然后對徑向力波形進(jìn)行了頻譜分析,從而找到其主要的諧波分量。在電機(jī)設(shè)計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機(jī)定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機(jī)噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機(jī)減振降噪是必不可少的。本文理論推導(dǎo)出三步換相法的時間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻(xiàn)的結(jié)論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機(jī)運(yùn)行中可能出現(xiàn)多個模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況,利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時間參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,使得減振效果整體最佳,所提的數(shù)值優(yōu)化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上,針對其不足之處,提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動態(tài)仿真證明這些方案是切實有效的,達(dá)到了預(yù)期效果。最后在直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩斬波都使用三步換相法,和在相關(guān)斷時刻根據(jù)實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機(jī)振動噪聲,并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設(shè)計方法,最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。設(shè)計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機(jī)控制器。根據(jù)控制策略要求,選用了不對稱半橋功率電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);出于降低成本以及提高可靠性考慮,采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機(jī)振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實驗,對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值,驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機(jī)進(jìn)行了空載與負(fù)載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對比運(yùn)行實驗,對比各種實驗結(jié)果,充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔(dān)了國家十·五863計劃電動汽車重大專項:“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機(jī)及其控制系統(tǒng)”(2001AA501421)。本文的研究是在該項目的資助下完成,并且本文關(guān)于電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機(jī)械降噪措施等的結(jié)論已在該項目的60kW實驗樣機(jī)上得到證實。
標(biāo)簽: 開關(guān)磁阻電機(jī) 減 降噪
上傳時間: 2013-07-05
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本課題是國家自然科學(xué)基金重點資助項目“微型燃?xì)廨啓C(jī)一高速發(fā)電機(jī)分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機(jī)的體積小、功率密度大和效率高,正在成為電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點之一。高速電機(jī)的主要特點有兩個:一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn),二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率,由此決定了不同于普通電機(jī)的高速電機(jī)特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對高速永磁電機(jī)的機(jī)械與電磁特性及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究,主要包括以下內(nèi)容: 首先,進(jìn)行了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度分析。根據(jù)永磁體抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的特點,提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強(qiáng)度合金鋼護(hù)套的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體與護(hù)套之間采用過盈配合,用護(hù)套對永磁體施加的靜態(tài)預(yù)壓力抵消高速旋轉(zhuǎn)離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力,使永磁體高速旋轉(zhuǎn)時仍承受一定的壓應(yīng)力,從而保證永磁轉(zhuǎn)子的安全運(yùn)行。基于彈性力學(xué)厚壁筒理論與有限元接觸理論,建立了新型高速永磁轉(zhuǎn)子應(yīng)力計算模型,確定了護(hù)套和永磁體之間的過盈量,計算了永磁體和護(hù)套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度計算方法已應(yīng)用于高速永磁電機(jī)的樣機(jī)設(shè)計。 其次,進(jìn)行了高速永磁轉(zhuǎn)子的剛度分析和磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計算?;陔姶艌隼碚摲治隽舜帕S承支承的各向同性,利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計算了磁力軸承的線性支承剛度,在對高速電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化的基礎(chǔ)上建立了磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)方程,采用有限元法計算了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計算方法設(shè)計的1臺采用磁力軸承的高速電機(jī),已成功實現(xiàn)60000r/min的運(yùn)行。 再次,進(jìn)行了高速永磁電機(jī)的定子設(shè)計,提出了一種新型環(huán)形繞組結(jié)構(gòu)。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個槽中,而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個槽中,不但增加了定子表面的通風(fēng)散熱面積,使冷卻氣流直接冷卻定子繞組,更為重要的是,解決了傳統(tǒng)2極電機(jī)繞組端部軸向過長的難題,使轉(zhuǎn)子軸向長度大為縮短,從而增加了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后,采用場路耦合以及解析與實驗相結(jié)合的方法,分析計算了高速永磁電機(jī)的損耗和溫升,并對高速永磁發(fā)電機(jī)的電磁特性進(jìn)行了仿真。高速電機(jī)的優(yōu)點是體積小和功率密度大,然而隨之而來的缺點是單位體積的損耗大,以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準(zhǔn)確計算對高速電機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計算高速電機(jī)的高頻鐵耗,對定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件,進(jìn)行了不同頻率和不同軋制方向的導(dǎo)磁性能和損耗系數(shù)測定。然后采用場路耦合的方法,分析計算了高速電機(jī)的定子鐵耗和銅耗、轉(zhuǎn)子護(hù)套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)磨損耗。在損耗分析的基礎(chǔ)上,計算了高速電機(jī)的溫升。最后,設(shè)計制造了一臺額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機(jī)試驗樣機(jī),并進(jìn)行了初步的試驗研究。測量了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行時的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動勢波形。通過與仿真結(jié)果的對比,部分驗證了高速永磁電機(jī)理論分析和設(shè)計方法的正確性。在此基礎(chǔ)上,提出一種高速永磁電機(jī)的改進(jìn)設(shè)計方案,為進(jìn)一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
上傳時間: 2013-04-24
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采用軟件校正的TMS320f2812內(nèi)置ADC采樣值方案
上傳時間: 2013-08-02
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本文研究的電磁阻尼器是一種特殊結(jié)構(gòu)的空心杯發(fā)電機(jī),它主要用于對能量的吸收和耗散,達(dá)到減振消能的目的,是具有很高單位耗能的能量吸收元件。電磁阻尼器的應(yīng)用十分廣泛,已涉及航天、航空、電力等諸多領(lǐng)域,有著廣闊的市場前景。 采用電磁場分析軟件建立了電磁阻尼器的仿真模型,仿真分析了電磁阻尼器阻尼力矩與定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。 介紹了常規(guī)空心杯電機(jī)與電磁阻尼器的結(jié)構(gòu)、發(fā)展和應(yīng)用,基于Ansoft公司的電磁場分析軟件Maxwell 2D學(xué)生版軟件建立了電磁阻尼器靜磁場的二維仿真模型,分別對不同充磁方向、極弧系數(shù)、磁極對數(shù)的氣隙磁密分布進(jìn)行了靜態(tài)仿真分析,得出了相應(yīng)結(jié)論。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用Infolytica公司的電磁場分析軟件MagNet對電磁阻尼器的二維穩(wěn)態(tài)磁場進(jìn)行了仿真,研究了如下內(nèi)容: (1)定子磁路結(jié)構(gòu)中的磁鋼材料、磁鋼充磁方向、定子磁極對數(shù)的改變對力矩特性的影響; (2) 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)中的轉(zhuǎn)子長度、轉(zhuǎn)子材料、轉(zhuǎn)子厚度、轉(zhuǎn)子平均直徑、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向的改變對力矩特性的影響。根據(jù)所得的阻尼力矩仿真數(shù)據(jù),基于Excel軟件的曲線擬合和Matlab軟件對擬合曲線進(jìn)行的數(shù)值分析,求得了力矩特性斜率與上述參數(shù)的關(guān)系式。此關(guān)系式為探索電磁阻尼器的工程設(shè)計方法提供了一定理論依據(jù),具有重要的工程應(yīng)用價值。 最后,將仿真計算得到的阻尼力矩值與實驗測得的阻尼力矩值進(jìn)行了對比,分析了誤差產(chǎn)生的原因。
上傳時間: 2013-04-24
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電力變壓器是電力系統(tǒng)中及其重要的電氣設(shè)備,它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。變壓器長期在電網(wǎng)中運(yùn)行會發(fā)生各種故障和事故,一旦遭到破壞,損失巨大。通過預(yù)防性試驗和油中溶解氣體的氣相色譜分析結(jié)果判斷變壓器的絕緣狀況,對防止事故的發(fā)生有很大作用,但定期的預(yù)防性試驗可能出現(xiàn)過多的維修和不必要的停機(jī),又不能及時發(fā)現(xiàn)故障;而變壓器在線監(jiān)測可以及早發(fā)現(xiàn)變壓器故障,避免事故的發(fā)生,而且可以降低維護(hù)成本。 變壓器中最常發(fā)生故障的部位是繞組,它的損壞率約占整個變壓器故障的60%~70%。診斷繞組變形的方法中,頻率響應(yīng)法、阻抗分析法、低壓脈沖法雖然有可取之處,但是都屬于離線方法,不能及時發(fā)現(xiàn)變壓器的故障,不適于在線測量;通過實時計算變壓器繞組短路電抗來在線診斷變壓器故障是一種有效的在線監(jiān)測方法。 本文根據(jù)變壓器繞組的短路電抗在正常運(yùn)行時不發(fā)生變化,而在變壓器內(nèi)部故障時要發(fā)生變化的特性,應(yīng)用辯識理論,利用變壓器三相電壓、電流的測量值來辨識繞組的短路電抗。把辨識結(jié)果對比正常時的三相繞組的短路電抗,可以發(fā)現(xiàn)繞組是否異常及故障發(fā)生的部位,保證變壓器元件得到及時更換,防止變壓器非正常退出運(yùn)行。 本文采用傅立葉算法來計算變壓器三相電壓、電流采樣信號的基波分量的幅值與相角,實現(xiàn)變壓器繞組的參數(shù)辨識,此時并沒有考慮衰減直流分量。經(jīng)過分析,當(dāng)采樣信號中存在衰減直流分量時傅立葉算法就會產(chǎn)生誤差,而遞推最小二乘法和卡爾曼濾波效果很好。 最后本文介紹了變壓器繞組參數(shù)辨識的實際應(yīng)用與誤差分析,分析了系統(tǒng)中軟件、硬件方面的問題對測量短路電抗造成的影響;以及參數(shù)辨識的軟件設(shè)計和運(yùn)行試驗,驗證了方案的可行性。
上傳時間: 2013-07-29
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永磁電動機(jī)相比其他類型的電動機(jī)其性能指標(biāo)突出,將廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。但是隨著電機(jī)工業(yè)朝著大容量、高功率密度、小體積的趨勢發(fā)展,永磁電動機(jī)溫升與其它各項指標(biāo)在配合上發(fā)生了分歧。為了解決這些問題,就要對永磁電機(jī)進(jìn)行合理的冷卻設(shè)計及溫度計算。永磁電機(jī)的溫升計算除了要考察定子繞組處的受熱,同時也要兼顧永磁體的溫度情況‰本文對永磁電機(jī)的溫度計算及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了如下分析設(shè)計: 首先,通過電磁學(xué)與傳熱學(xué)、流體力學(xué)等邊緣學(xué)科,對永磁電機(jī)進(jìn)行溫度場分析。其中對自冷徑向永磁電機(jī)溫度場進(jìn)行詳細(xì)地分析與計算。利用等效熱網(wǎng)絡(luò)法,即離散網(wǎng)格,使參數(shù)集中化,列出方程組,解出各剖分點的溫度值。采用與其相對應(yīng)的經(jīng)驗公式及實驗結(jié)果確定永磁電機(jī)的散熱系數(shù)。 其次對徑向永磁電機(jī)的損耗分布進(jìn)行說明,不僅從數(shù)量上對槽內(nèi)繞組損耗和端部繞組損耗做出了區(qū)分,而且從理論上對定子軛部和定子齒部的損耗進(jìn)行分析,以確保在損耗分布上盡量使誤差減少。其次利用ANSYS、ANSOFT軟件,采用有限元方法對永磁電機(jī)穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)時的溫度分布情況進(jìn)行分析。利用上述方法對TYJS機(jī)床電機(jī)4.4kW-3000進(jìn)行分析,比較其理論值與實驗值之問的誤差,結(jié)果比較滿意。 最后,本文對5kW-450雙定子-單轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)的溫度場進(jìn)行分析。由于徑向電機(jī)與盤式電機(jī)在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別,分別對盤式電機(jī)的損耗分布、散熱系數(shù)的求取等不同之處與徑向電機(jī)進(jìn)行比較。對盤式電動機(jī)外部冷卻系統(tǒng)的設(shè)計上,采用假定系數(shù)法,反推風(fēng)扇結(jié)構(gòu),合理地設(shè)計了該樣機(jī)的冷卻系統(tǒng)。通過以上的分析,能夠較準(zhǔn)確計算電機(jī)的溫度值,從中得出其局部過熱點。這樣給電機(jī)的改進(jìn)和研制都帶來了方便。
上傳時間: 2013-06-14
上傳用戶:szchen2006
準(zhǔn)確計算電機(jī)鐵耗一直是困擾電機(jī)設(shè)計者的一個難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)內(nèi)部磁場僅是交變磁化的,根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測量的數(shù)據(jù),計算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場造成的損耗,對于計算值與實測值之間的誤差通過經(jīng)驗系數(shù)來修正。這種方法對于已經(jīng)長期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用,對于近年來發(fā)展很快的永磁電機(jī)、高速電機(jī)和其他新結(jié)構(gòu)電機(jī),由于缺乏合適的經(jīng)驗系數(shù),導(dǎo)致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經(jīng)證明電機(jī)的鐵耗有相當(dāng)一部分是由旋轉(zhuǎn)磁化導(dǎo)致的,因此顧及旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗計算模型是本文的一個重要內(nèi)容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手,先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉(zhuǎn)磁化方式下的計算和測量方法,目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計算系數(shù)。本文提出并實現(xiàn)了數(shù)字式的25cm愛潑斯坦方圈測試系統(tǒng),它可以測量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗,本文還在二維鐵耗測試系統(tǒng)中對硅鋼片在圓形旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗進(jìn)行了測量。結(jié)果表明,在同樣頻率和磁密的條件下,旋轉(zhuǎn)磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機(jī)鐵耗計算模型,它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數(shù),但又能顧及到旋轉(zhuǎn)磁化帶來的影響。通過實際電機(jī)的計算和測試,表明軌跡法的計算結(jié)果在未經(jīng)任何系數(shù)修正的情況下就具有很好的精度,適合推廣使用。 軟磁復(fù)合材料是一種新型的粉末金屬材料,它具有渦流損耗小和易制造成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)電機(jī)等特點。為了探索這種材料在高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用和驗證本文提出的鐵耗計算模型,本文成功地設(shè)計和制造了一臺采用軟磁復(fù)合材料的爪極式永磁電機(jī),由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,本文通過三維有限元分析,對該電機(jī)的磁通、磁鏈、電感、轉(zhuǎn)矩和鐵耗等參數(shù)和性能的計算提出了計算方法。對該種電機(jī)的熱分析,本文提出了熱網(wǎng)絡(luò)法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機(jī)總損耗中占有很大比例,因此在有限元方法中,本文通過映射剖分法,使磁場和熱場模型中的單元總數(shù)、大小和順序保持完全一致,軌跡法計算得到的各單元鐵耗直接耦合進(jìn)熱場進(jìn)行計算,得到了電機(jī)準(zhǔn)確的溫度分布。本文還進(jìn)行了高速電機(jī)轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析,合理地調(diào)整轉(zhuǎn)子的直徑、長度和軸承位置,使轉(zhuǎn)子的自然共振頻率遠(yuǎn)離電機(jī)的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測試平臺對樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測試,并通過假轉(zhuǎn)子法測量了電機(jī)鐵耗,實驗結(jié)果證明了本文所用方法的可行性,得到的結(jié)論對軟磁復(fù)合材料的應(yīng)用及爪極式電機(jī)的設(shè)計與分析都具有很好的參考價值。
上傳時間: 2013-06-27
上傳用戶:hjshhyy
隨著變電站自動化、通信和微電子等技術(shù)的快速發(fā)展,在變電站自動化系統(tǒng)領(lǐng)域出現(xiàn)了大量基于微處理器/控制器的智能電子設(shè)備,變電站自動化的水平在不斷提高,系統(tǒng)集成成為趨勢。在這一發(fā)展過程中,互操作性差已經(jīng)開始成為“瓶頸”問題,即不同廠商或同一廠商在不同時期的智能電子設(shè)備采用的網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議可能不相同,使得智能電子設(shè)備之間需要協(xié)議轉(zhuǎn)換才能集成到一個變電站系統(tǒng),從而增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性,影響了系統(tǒng)的實時性和可靠性。為了解決這個問題并適應(yīng)將來快速更新的計算機(jī)和通信技術(shù),國際電工委員會于2005年正式頒布了關(guān)于變電站自動化網(wǎng)絡(luò)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850。本文圍繞基于IEC61850的變電站網(wǎng)絡(luò)通信和符合該標(biāo)準(zhǔn)的智能電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信裝置的實現(xiàn)展開研究,分為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的體系分析和具體模型的構(gòu)建、基于IEC61850的通信網(wǎng)絡(luò)的特征及規(guī)劃、變電站通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流建模及網(wǎng)絡(luò)通信性能仿真、符合該標(biāo)準(zhǔn)的智能電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信裝置的設(shè)計幾部分。 IEC61850是一套完備的、面向未來的變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),本文首先介紹了其制定背景、結(jié)構(gòu)體系和主要內(nèi)容,分析了信息模型的內(nèi)涵、技術(shù)特征和建模方法,并針對變電站中最為重要的兩類模型--采樣值報文傳輸模型和通用變電站事件傳輸模型進(jìn)行了具體的模型構(gòu)建和通信映射。 實現(xiàn)IEC61850通信的物理承載是以太網(wǎng),本文首先通過對以太網(wǎng)的技術(shù)特征進(jìn)行分析,得出其通信特性,然后研究和分析了變電站通信網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境、規(guī)模、安全性、可靠性和實時性等要求,其中對網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的特性進(jìn)行了深入研究。在上述分析的基礎(chǔ)上,對變電站通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了規(guī)劃和構(gòu)建,提出了使用適用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹笪募尤雰?yōu)先級標(biāo)簽、采用基于多VLAN的節(jié)點分布規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)冗余等提高實時性和可靠性的改進(jìn)措施。 區(qū)別于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)通信,變電站通信網(wǎng)絡(luò)中存在多種數(shù)據(jù)流,是要進(jìn)行特殊處理的。本文首先對基于IEC61850的變電站通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析并劃分類別,根據(jù)其特性建立了數(shù)學(xué)模型。然后歸納了網(wǎng)絡(luò)模擬的一些技術(shù)和方法,并通過基于NS-2的網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)對變電站通信網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行了動態(tài)模擬,得出了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。模擬結(jié)果證明了使用交換式以太網(wǎng)、報文引入優(yōu)先級標(biāo)簽和采用基于多VLAN的節(jié)點分布規(guī)劃等提高實時性措施的正確性,有利于變電站的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)以及智能電子設(shè)備通信裝置的設(shè)計。 從現(xiàn)代電力系統(tǒng)的信號源開始,首先分析了電子式互感器數(shù)字接口的要求并建立數(shù)學(xué)模型,然后采用模塊化的思想設(shè)計出相應(yīng)的具體軟/硬件,實現(xiàn)了基于IEC61850的電子式互感器數(shù)字接口的通信裝置樣機(jī)。在此基礎(chǔ)上將此裝置經(jīng)過擴(kuò)展和修改用于其他的智能電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信,使其具有廣泛使用性和兼容性。最后設(shè)計了試驗環(huán)境,通過測試驗證了該樣機(jī)的通信性能滿足要求并具有較高的可靠性。
上傳時間: 2013-07-08
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