變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)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(gè)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。現(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(shí)現(xiàn)微機(jī)管理、具有一定自動(dòng)化水平的變電站,再有一種是實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班、全面微機(jī)化的綜合自動(dòng)化變電站。在常規(guī)變電站中,其繼電保護(hù)、中央信號(hào)系統(tǒng)、變送器、遠(yuǎn)動(dòng)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(pán)。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(gè)致命弱點(diǎn)是不具備自診斷能力,對(duì)二次系統(tǒng)本身的故障無(wú)法監(jiān)測(cè)。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(gè)最有效的方法就是提高變電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平,實(shí)現(xiàn)變電站的綜合自動(dòng)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(kāi)發(fā)集保護(hù)、控制、監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)動(dòng)等功能為一體的新型設(shè)備,并實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享、信息資源共享,使變電站設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷、布局緊湊,運(yùn)行更加可靠安全。 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,原來(lái)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(xiàng)研究把一種新型的低壓電能量測(cè)量芯片與高性能的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)結(jié)合起來(lái),利用DSP體積小、功能強(qiáng)、功耗低、速度快、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)出新型的變電站線路測(cè)控單元,實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓線路的測(cè)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(shí),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(lái)的集中控制型逐步過(guò)渡到功能分散、模塊化的分散網(wǎng)絡(luò)型,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線,使主控室和現(xiàn)場(chǎng)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(cuò)能力。 該文就以上的兩個(gè)方面進(jìn)行研究和設(shè)計(jì),主要內(nèi)容包括:一是在簡(jiǎn)單介紹新型電能測(cè)量芯片和DSP的基本知識(shí)的基礎(chǔ)上,提出了一個(gè)變電站測(cè)控單元的設(shè)計(jì)方案,并從從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,主要部分是對(duì)測(cè)量模塊的設(shè)計(jì);二是系統(tǒng)的通信接口模塊設(shè)計(jì),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(jì),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(cè)控系統(tǒng)發(fā)展歷史,指出了現(xiàn)場(chǎng)總線測(cè)控系統(tǒng)的優(yōu)越性;四是設(shè)計(jì)出的測(cè)控系統(tǒng)單元的基礎(chǔ)上,利用CAN現(xiàn)場(chǎng)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(duì)于變電站監(jiān)控系統(tǒng)和自綜合動(dòng)化系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)都具有實(shí)際的參考意義。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SR電機(jī))驅(qū)動(dòng)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(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為主題展開(kāi)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容有:由于徑向力引起的定子徑向振動(dòng)是SR電機(jī)噪聲的主要根源,因此徑向力的分析和計(jì)算是研究SR電機(jī)振動(dòng)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(shì)的電磁力計(jì)算公式。該計(jì)算方法求解電磁力時(shí)只需進(jìn)行一次磁場(chǎng)計(jì)算,不但減小了計(jì)算量,同時(shí)計(jì)算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計(jì)算方法,求出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對(duì)在SRD性能仿真時(shí),傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時(shí),而且對(duì)有限元計(jì)算數(shù)據(jù)量要求高的問(wèn)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(shí)能力,成功進(jìn)行了SR電機(jī)磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計(jì)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?yàn)镾R電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問(wèn)題與振動(dòng)噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動(dòng)幅值角度探討了SR電機(jī)主要尺寸的確定;接著從對(duì)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(wèn)題。并對(duì)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(dòng)特性的研究對(duì)于減小振動(dòng)噪聲十分重要。本文從振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程出發(fā),導(dǎo)出了從激振力到振動(dòng)加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動(dòng)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(dòng)振幅的解析解,定性分析了影響振動(dòng)振幅的各種因素;最后利用基于能量法的有限元解法,通過(guò)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(guò)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(guò)比較實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的模態(tài)分析結(jié)果和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證實(shí)了模態(tài)分析的有效性。仿真是計(jì)算SRD系統(tǒng)性能和預(yù)估電機(jī)振動(dòng)的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上,對(duì)SRD系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動(dòng)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(gè)優(yōu)化目標(biāo),對(duì)SR電機(jī)的開(kāi)關(guān)角進(jìn)行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場(chǎng)有限元計(jì)算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真,通過(guò)非線性插值得到徑向力的波形,然后對(duì)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(jì)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(duì)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(shí)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(shí)有更好的減振效果。針對(duì)SR電機(jī)運(yùn)行中可能出現(xiàn)多個(gè)模態(tài)振形被激發(fā)出來(lái)的情況,利用數(shù)值優(yōu)化法對(duì)三步換相法的時(shí)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(duì)兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上,針對(duì)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(kāi)始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開(kāi)關(guān)角度二次優(yōu)化法和時(shí)間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動(dòng)態(tài)仿真證明這些方案是切實(shí)有效的,達(dá)到了預(yù)期效果。最后在直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩?cái)夭ǘ际褂萌綋Q相法,和在相關(guān)斷時(shí)刻根據(jù)實(shí)際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機(jī)振動(dòng)噪聲,并提出了考慮減振要求的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)計(jì)方法,最終形成了一套完整的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。本文最后對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測(cè)量實(shí)驗(yàn),對(duì)比轉(zhuǎn)矩測(cè)量值與轉(zhuǎn)矩有限元計(jì)算值,驗(yàn)證了磁場(chǎng)有限元計(jì)算的有效性。然后對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)比運(yùn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)比各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果,充分證實(shí)了本文所提出的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略的有效性。本課題組承擔(dān)了國(guó)家十·五863計(jì)劃電動(dòng)汽車(chē)重大專項(xiàng):“EQ6110HEV混合動(dòng)力城市公交車(chē)用電機(jī)及其控制系統(tǒng)”(2001AA501421)。本文的研究是在該項(xiàng)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(xiàng)目的60kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上得到證實(shí)。
標(biāo)簽: 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 減 降噪
上傳時(shí)間: 2013-07-05
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本文針對(duì)我國(guó)當(dāng)今大型倉(cāng)庫(kù)、大型糧庫(kù)的監(jiān)測(cè)與控制現(xiàn)狀,進(jìn)行研究開(kāi)發(fā),采用較為實(shí)用和先進(jìn)的單片微型機(jī)控制系統(tǒng),運(yùn)用溫度傳感器和濕度傳感器對(duì)溫度、濕度的敏感性設(shè)計(jì)了一種基于多級(jí)通訊總線的糧庫(kù)溫、濕度自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),主要包括通訊控制總站以及下位機(jī)的設(shè)計(jì)。操作人員可以通過(guò)向通訊控制總站發(fā)送命令,提取下位機(jī)溫、濕度數(shù)據(jù),下位機(jī)實(shí)現(xiàn)溫、濕度檢測(cè);同時(shí)可以查看歷史檢測(cè)數(shù)據(jù),進(jìn)行糧情分析和糧庫(kù)管理等一系列操作。 溫濕度的測(cè)量和控制系統(tǒng)通常被認(rèn)為是一項(xiàng)較為簡(jiǎn)單的控制技術(shù),但是由于濕敏元件的穩(wěn)定性差,壽命短等問(wèn)題,實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中能正常運(yùn)行的不多,除非建立有嚴(yán)格的管理制度,而且管理人員的綜合素質(zhì)要達(dá)到一定的要求。所以,本文重點(diǎn)分析了濕敏傳感測(cè)量的機(jī)制,選型和技術(shù)措施。在研究了多種濕度傳感器性能的基礎(chǔ)上選用了合適的濕度傳感器,這是本設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。本設(shè)計(jì)還有一個(gè)重點(diǎn),用CPLD設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)和顯示部分。 本設(shè)計(jì)研制的上位機(jī)采用PC機(jī),通過(guò)RS-232接口與轉(zhuǎn)換器相連,轉(zhuǎn)換器通過(guò)RS-485總線連接下位機(jī),實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室與現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)通信。每臺(tái)下位機(jī)位于各糧倉(cāng)內(nèi),需要監(jiān)測(cè)256路的溫、濕度信號(hào),為了能實(shí)現(xiàn)共256路溫濕度的數(shù)據(jù)采集工作,本設(shè)計(jì)中用CPLD設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬開(kāi)關(guān),每次只采集一路數(shù)據(jù)送入到單片機(jī)中去;另外,本設(shè)計(jì)的顯示部分也獨(dú)特的選用了CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)。正常情況下上位機(jī)每4小時(shí)向下位機(jī)發(fā)布一次檢測(cè)信號(hào)(同時(shí)在任何時(shí)刻也可監(jiān)控某個(gè)糧倉(cāng)的溫濕度情況),下位機(jī)利用PICl6F877單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)中128路溫度和128路濕度的測(cè)控。 該糧倉(cāng)溫、濕度測(cè)控系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng),成本低,數(shù)據(jù)傳輸效率高,可靠性好。它不儀可以應(yīng)用于糧庫(kù)的監(jiān)控管理,而且也可推廣到其他監(jiān)控領(lǐng)域,因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
上傳時(shí)間: 2013-05-23
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由于干式變壓器的優(yōu)良性能以及在特種場(chǎng)合下對(duì)干式變壓器的應(yīng)用需求,當(dāng)前我國(guó)干式變壓器市場(chǎng)空間廣闊,競(jìng)爭(zhēng)激烈。但是目前國(guó)內(nèi)許多干式變壓器生產(chǎn)廠家仍然停留在手工設(shè)計(jì)計(jì)算階段,設(shè)計(jì)的效率低、周期長(zhǎng)、人工成本高。干式變壓器原材料的上漲,也加大了廠家的制作成本。以研究、開(kāi)發(fā)實(shí)用性干式變壓器CAD系統(tǒng)為目的,本文對(duì)該集成軟件的系統(tǒng)分析及相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 首先,在總結(jié)干式變壓器手工設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,借鑒變壓器的通用優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,結(jié)合干式變壓器的特點(diǎn),建立了干式變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。以鐵芯直徑、窗高、內(nèi)線圈匝數(shù)、外線圈電流密度、內(nèi)線圈電流密度為變量,采用改進(jìn)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行干式變壓器單機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。該算法將模擬退火思想引入到遺傳算法的選擇機(jī)制中,解決了傳統(tǒng)遺傳算法過(guò)早收斂的問(wèn)題。其與傳統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化結(jié)果對(duì)比表明:新的算法收斂性較好,優(yōu)化效果較明顯,算法是成功的。并根據(jù)Appelbaum序貫分解法的基本思想,通過(guò)“共同變量”和“非共同變量”將系列中兼容的各規(guī)格變壓器聯(lián)系起來(lái),得到系列變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型,然后使用改進(jìn)后的遺傳算法對(duì)中小型干式變壓器中套用同一個(gè)機(jī)座的系列優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了探討,并在此基礎(chǔ)上建立了干式變壓器系列優(yōu)化的軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。 其次,在軟件設(shè)計(jì)方面選用C++程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,采用Visual Basic進(jìn)行界面編寫(xiě),且運(yùn)用ActiveX技術(shù)實(shí)現(xiàn)了VB與AutoCAD軟件的連接。該設(shè)計(jì)不但能夠?qū)Ω墒阶儔浩鬟M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并且添加了CAD制圖功能。本文對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)支撐的干式變壓器CAD系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究,詳細(xì)探討了該集成軟件的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 最后,在各項(xiàng)性能指標(biāo)都滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,以SC9-50/10型號(hào)和SCB9-1250/10型號(hào)的干式變壓器為例進(jìn)行單機(jī)優(yōu)化,變壓器有效成本分別降低了2.83﹪和1.79﹪;以系列號(hào)SC9-50/10四個(gè)規(guī)格變壓器為例進(jìn)行系列優(yōu)化,分別按照不同的權(quán)重來(lái)進(jìn)行系列優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化方案1時(shí),總成本下降了3.26﹪;優(yōu)化方案2時(shí),總成本下降了3.1﹪。可見(jiàn),達(dá)到了預(yù)期效果,干式變壓器成本有效降低。
標(biāo)簽: CAD 干式變壓器 優(yōu)化設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-07-23
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近年來(lái),隨著永磁材料的發(fā)展,永磁同步電機(jī)應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機(jī)根據(jù)反電動(dòng)勢(shì)和電流波形的不同,可分為梯形波永磁同步電機(jī)(無(wú)刷直流電機(jī))和正弦波永磁同步電機(jī)(永磁同步電機(jī))。正弦波永磁同步電機(jī)為實(shí)現(xiàn)其正弦波驅(qū)動(dòng)控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào),通常采用機(jī)械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等),機(jī)械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息,但其體積大,價(jià)格高,增加了轉(zhuǎn)子的慣量,且性能易受環(huán)境因素的影響,限制了永磁同步電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合。近年來(lái)受到廣泛的關(guān)注的無(wú)位置傳感器技術(shù),是通過(guò)檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)(電壓)或電流等過(guò)零點(diǎn)獲取轉(zhuǎn)子的位置信號(hào),此技術(shù)雖取消了機(jī)械位置傳感器,但存在控制復(fù)雜,位置檢測(cè)精度不高,運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題,本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機(jī)械位置傳感器,通過(guò)位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號(hào),以實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的正弦波驅(qū)動(dòng)控制問(wèn)題。 首先,本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實(shí)現(xiàn)位置估算法的原理,針對(duì)其不足提出了一種改進(jìn)的方法,該法通過(guò)對(duì)位置區(qū)間初始速度的估算,可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型,并對(duì)其進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明:改進(jìn)位置估算方法即使在加減速等動(dòng)態(tài)性能過(guò)程中也能保持較小的位置誤差,性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次,完成了以TI公司的數(shù)子信號(hào)處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片,以IR公司IR2110為驅(qū)動(dòng)芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機(jī)在采用無(wú)電流傳感器的電流開(kāi)環(huán)控制時(shí)的控制策略問(wèn)題。在此情況下電壓相位角φ對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能有重要的影響,為得到最佳的φ=f(ω)曲線,需根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行優(yōu)化。 最后,完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)的軟件設(shè)計(jì),文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實(shí)現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試,并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
上傳時(shí)間: 2013-07-23
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選相控制開(kāi)關(guān)又稱同步開(kāi)關(guān)或相控開(kāi)關(guān),其實(shí)質(zhì)就是控制開(kāi)關(guān)在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘,以主動(dòng)消除開(kāi)關(guān)過(guò)程所產(chǎn)生的涌流和過(guò)電壓等電磁暫態(tài)效應(yīng),提高開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷能力。本論文以電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償為背景,分析了隨機(jī)投切電容器組的暫態(tài)過(guò)程所帶來(lái)的各種危害,從而提出選相投切技術(shù);本文以真空開(kāi)關(guān)選相投切電容器組為研究對(duì)象,著重介紹了電容器組選相投切技術(shù)的相關(guān)理論,給出了電容器組選相投切的控制策略,為同步開(kāi)關(guān)選相控制器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作穩(wěn)定可靠,其出力特性能與真空開(kāi)關(guān)良好匹配,在中壓領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。相控真空開(kāi)關(guān)采用三相獨(dú)立操動(dòng)的雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu),其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲(chǔ)能大容量電容器,通過(guò)多次的測(cè)試結(jié)果表明雙穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)能很好地滿足相控開(kāi)關(guān)的要求,是相控開(kāi)關(guān)的理想選擇。 IPM(智能功率模塊)作為一種新型的大功率開(kāi)關(guān)器件,以其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單(內(nèi)置驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路),低功耗,開(kāi)關(guān)速度快等特點(diǎn)成為越來(lái)越多設(shè)計(jì)者的首選,得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文討論了IPM在選相投切電容器組中的相關(guān)邏輯控制策略,光耦隔離驅(qū)動(dòng),IPM過(guò)流、過(guò)熱相關(guān)保護(hù)等內(nèi)容,設(shè)計(jì)了以DSP(TMS320LF2407A)為核心的永磁機(jī)構(gòu)同步控制系統(tǒng),實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)信號(hào),經(jīng)過(guò)FIR數(shù)字濾波提取零點(diǎn),通過(guò)IPM控制大容量電容器放電來(lái)驅(qū)動(dòng)永磁機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)斷路器在期望相位上分?jǐn)嗷蜿P(guān)合以減小暫態(tài)沖擊,并保證儲(chǔ)能電容器的一次儲(chǔ)能完成一次完整的O-C-O操作。 通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試,表明本系統(tǒng)已經(jīng)初步達(dá)到了設(shè)計(jì)所要達(dá)到的預(yù)期效果,為以后的研究以及同步控制控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和參考。
標(biāo)簽: 并聯(lián)電容器組 相控 技術(shù)研究
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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電動(dòng)油泵在國(guó)外高中檔汽車(chē)中已有廣泛應(yīng)用,在國(guó)內(nèi),一些國(guó)產(chǎn)汽車(chē)也開(kāi)始使用電動(dòng)燃油泵,目前油泵電機(jī)普遍采用有刷直流電機(jī),從而帶來(lái)壽命短、可靠性低、EMC性能差等不利影響。本論文基于實(shí)際需要,采用Magneforce/BIDC軟件,設(shè)計(jì)了一臺(tái)無(wú)刷直流電機(jī)油泵電機(jī)代替原有有刷直流電機(jī),以期改善原有電動(dòng)油泵的運(yùn)行性能,提高可靠性,延長(zhǎng)使用壽命。文中給出了兩種滿足性能指標(biāo)的方案,并對(duì)它們的工作特性及額定運(yùn)行性能作了比較。并就其中一種方案(四極六槽結(jié)構(gòu))研究了磁鋼極弧寬度、超前導(dǎo)通角對(duì)電機(jī)性能的影響,以及一系列設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)定位轉(zhuǎn)矩的影響。之后,論文采用了ANSOFT/MAXWELL軟件對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了磁場(chǎng)分析,得出了樣機(jī)在一個(gè)電周期內(nèi)空載和負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)分布規(guī)律。另外論文采用了ANSYS軟件,分析了樣機(jī)的溫度場(chǎng)分布。 為了進(jìn)一步分析無(wú)刷直流油泵電機(jī)的可靠性,論文建立了帶霍爾位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)的Simulink仿真模型,并利用該仿真模型對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)所可能發(fā)生的故障進(jìn)行了仿真研究。仿真了無(wú)刷直流電機(jī)常見(jiàn)的包括電機(jī)本體、逆變器及位置傳感器在內(nèi)的三類故障運(yùn)行情況,在理論上對(duì)各個(gè)故障仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析,并在樣機(jī)上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果,這對(duì)進(jìn)一步提高無(wú)刷直流電機(jī)的故障診斷水平及提高電機(jī)的可靠性具有重要的指導(dǎo)意義。 論文還根據(jù)樣機(jī)的性能參數(shù)及實(shí)際應(yīng)用的需要,研制了一臺(tái)基于ML4425的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制器。實(shí)驗(yàn)證明,該無(wú)位置傳感器控制無(wú)刷直流油泵電機(jī)可以取代原有的有刷電機(jī),滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
標(biāo)簽: 電動(dòng) 無(wú)刷直流電機(jī) 無(wú)位置傳感器
上傳時(shí)間: 2013-05-29
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滾筒式洗衣機(jī)在其工作運(yùn)轉(zhuǎn),尤其是其脫水甩干時(shí)的振動(dòng),一直是個(gè)突出的問(wèn)題。滾筒洗衣機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中由于衣物的不平衡分布,會(huì)使?jié)L筒受到變載荷與變方向偏心力激勵(lì)的作用并引起激烈的振動(dòng),使得整機(jī)的振動(dòng)不僅產(chǎn)生很大的噪音,而且對(duì)洗衣機(jī)機(jī)械與電器部件的壽命產(chǎn)生影響。因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)械減振方法存在通用性方面的限制,近年來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展,從機(jī)電一體化系統(tǒng)的角度出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械、電子、電機(jī)等方面的技術(shù),提高洗衣機(jī)的振動(dòng)控制效果已成為趨勢(shì)。 本文從課題要求和實(shí)際應(yīng)用出發(fā),在與日本松下公司合作的基礎(chǔ)上,針對(duì)National NA—V82型號(hào)滾筒洗衣機(jī),以電力電子用數(shù)字控制開(kāi)發(fā)系統(tǒng)MyWay PE—Expert作為控制系統(tǒng),構(gòu)建了滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái),并開(kāi)發(fā)了一種新型的低振動(dòng)的滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法。本文的結(jié)構(gòu)和主要研究?jī)?nèi)容如下: 第一章簡(jiǎn)單介紹了滾筒洗衣機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,通過(guò)對(duì)課題的背景介紹,闡述了課題的實(shí)際意義。其后詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)的機(jī)械減振手段以及新型的通過(guò)電機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的減振方法。通過(guò)對(duì)兩者的分析比較,提出了本文的主要工作及方案。 第二章介紹了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要硬件組成及各部分之間的連接,給出了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)連接圖。同時(shí)給出了基于矢量控制的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本控制方法的原理和說(shuō)明。最后還介紹了振動(dòng)測(cè)量設(shè)備并確定其使用方案。 第三章研究了振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理,對(duì)振動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析。提出了基于加速度傳感器的偏心負(fù)載位置以及質(zhì)量的實(shí)時(shí)測(cè)定方法。并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)分析,研究了脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)振動(dòng)的影響。最后在此基礎(chǔ)之上,提出了基于脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的低振動(dòng)的滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制方法:分段線性化振動(dòng)抑制法以及自振動(dòng)抑制法。 第四章通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究,確定低振動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制方法所需要的相關(guān)參數(shù)。并驗(yàn)證了偏心負(fù)載位置以及質(zhì)量實(shí)時(shí)測(cè)定方法的精度和基于脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的低振動(dòng)的滾筒洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制方法的效果。 第五章總結(jié)了研究的主要工作,并對(duì)未來(lái)的工作方向進(jìn)行了研究和討論。
標(biāo)簽: 振動(dòng) 滾筒洗衣機(jī) 控制研究
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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電壓源型PWM逆變器在當(dāng)前的工業(yè)控制中應(yīng)用越來(lái)越廣泛,在其應(yīng)用領(lǐng)域中,交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制是其很重要的組成部分。在PWM逆變器的控制過(guò)程中,設(shè)置死區(qū)是為了避免逆變器的同一橋臂的兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件發(fā)生直通短路。盡管死區(qū)時(shí)間很短,然而當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率很高或輸出電壓很低時(shí),死區(qū)將使逆變器輸出電壓波形發(fā)生很大畸變,進(jìn)而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的電流發(fā)生畸變,電機(jī)附加損耗增加,轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)加大,最終導(dǎo)致系統(tǒng)的控制性能降低,甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此,需要對(duì)逆變器的死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償。本文針對(duì)連續(xù)空間矢量調(diào)制提出了一種改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法;針對(duì)斷續(xù)空間矢量調(diào)制提出了通過(guò)改變空間矢量作用時(shí)間,來(lái)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖寬度的補(bǔ)償方法,并對(duì)這兩種方法進(jìn)行了理論分析和仿真研究。 本文首先詳細(xì)分析了死區(qū)時(shí)間對(duì)逆變器輸出電壓和電流的影響,以及功率開(kāi)關(guān)器件寄生電容對(duì)輸出電壓的影響。其次對(duì)已提出的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法進(jìn)行了理論分析,該方法先計(jì)算出補(bǔ)償電壓,再對(duì)由零電流鉗位現(xiàn)象引起的補(bǔ)償電壓極性錯(cuò)誤進(jìn)行校正,極性校正的參考量為d軸補(bǔ)償電壓的幅值,然而補(bǔ)償電壓的大小隨電流的變化而變化,因此該方法存在電壓極性校正時(shí)參考量為變化量的缺點(diǎn),而且該方法只適用于id=0的控制方式,適用性較差。針對(duì)這些問(wèn)題,本文提出了改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的補(bǔ)償方法,改進(jìn)后的方法是先對(duì)由零電流鉗位現(xiàn)象引起的電流極性錯(cuò)誤進(jìn)行校正,然后再計(jì)算補(bǔ)償電壓的大小,電流極性校正時(shí)的參考量為三相電流極性函數(shù)轉(zhuǎn)化到γ-坐標(biāo)系的函數(shù)sγ的幅值,sγ的幅值與補(bǔ)償電壓大小無(wú)關(guān)為恒定值,而且適用于任何控制方式,適應(yīng)性強(qiáng)。再次把改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法應(yīng)用到PMSM矢量控制系統(tǒng)中,采用MATLAB和Pspice兩種方法進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的有效性。對(duì)兩種仿真結(jié)果的對(duì)比分析,表明PSpice模型能更好的模擬逆變器的非線性特性。 最后,文章分析了連續(xù)空間矢量調(diào)制和斷續(xù)空間矢量調(diào)制的輸出波形的區(qū)別和死區(qū)對(duì)兩種波形影響的不同。針對(duì)DSP芯片TMS320LF2407A硬件產(chǎn)生的斷續(xù)SVPWM波,提出了根據(jù)電壓矢量和電流矢量的相位關(guān)系,通過(guò)改變空間矢量作用時(shí)間,來(lái)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖寬度,對(duì)其進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)姆椒ā=o出了基本空間矢量作用時(shí)間調(diào)整的實(shí)現(xiàn)方法,并建立了MATLAB仿真模型,進(jìn)行仿真研究,仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的正確性和有效性。
上傳時(shí)間: 2013-06-04
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高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高,在渦輪發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲(chǔ)能、電動(dòng)工具、空氣壓縮機(jī)、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無(wú)刷直流電機(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),其主要問(wèn)題在于:(1)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué);(2)轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)主要問(wèn)題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時(shí)間和空間諧波以及定子槽開(kāi)口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過(guò)優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開(kāi)口和氣隙長(zhǎng)度的大小來(lái)降低電流空間諧波和氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗;通過(guò)合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來(lái)減小電流時(shí)間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對(duì)轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng),進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作包括: 一、采用解析計(jì)算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開(kāi)口大小、以及氣隙長(zhǎng)度對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對(duì)于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺(tái)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比,利用傅里葉變換,得到了分布于定子槽開(kāi)口處的等效電流片的空間諧波分量,然后采用計(jì)及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場(chǎng)影響的解析模型計(jì)算了轉(zhuǎn)子渦流損耗,通過(guò)有限元仿真對(duì)解析計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。結(jié)果表明:3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量,該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開(kāi)口和氣隙長(zhǎng)度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響,在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明:隨著槽開(kāi)口的增加或者氣隙長(zhǎng)度的減小,轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮,2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電流波形中含有大量的時(shí)間諧波分量,其中5次和7次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),11次和13次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步,在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗,是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響,分析表明:永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān),對(duì)于本文設(shè)計(jì)的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī),當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時(shí),永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗;反之,永磁體分塊會(huì)使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度,在永磁體表面通常包裹一層高強(qiáng)度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導(dǎo)率的包裹材料對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場(chǎng)的屏蔽作用,在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明:盡管銅環(huán)中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗,但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性,其產(chǎn)生的渦流磁場(chǎng)抵消了氣隙磁場(chǎng)的諧波分量,使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)環(huán)中的損耗顯著下降,整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響,研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小,當(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時(shí)間諧波的透入深度時(shí),轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對(duì)于給定的電機(jī)尺寸,設(shè)計(jì)了兩臺(tái)電感值不同的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī),通過(guò)研究表明:電感越大,電流變化越平緩,電流的諧波分量越低,轉(zhuǎn)子渦流損耗越小,因此通過(guò)合理地增加繞組電感能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。對(duì)比分析了平行充磁和徑向充磁對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)性能的影響,結(jié)果表明:平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計(jì)并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子:?jiǎn)味耸捷S承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析,實(shí)驗(yàn)研究表明:由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)不合理,單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40,000rpm以上時(shí),保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦,破壞了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡,導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行失敗,而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運(yùn)行到100,000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng),進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子損耗的影響,研究表明:銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗,使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時(shí)的1/2;斬波控制會(huì)引入高頻電流諧波分量,使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過(guò)計(jì)算繞組反電勢(shì)系數(shù)的方法,得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡(jiǎn)化的暫態(tài)溫度場(chǎng)有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升,有限元分析和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽: 無(wú)刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時(shí)間: 2013-05-18
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