作為數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等的重要組成部分，隨著加工制造、汽車等行業(yè)的發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)成為國內(nèi)外研究和應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。同時隨著功率電子器件和微處理器的進(jìn)步，伺服系統(tǒng)也逐步向全數(shù)字化方向發(fā)展，全數(shù)字化系統(tǒng)具有可靠性高、實現(xiàn)新控制策略容易、功能豐富等優(yōu)點。 本文論述了永磁同步電機(jī)空間矢量脈寬調(diào)制控制的最新發(fā)展，分析了從基礎(chǔ)理論到最新的控制算法的有關(guān)永磁同步電機(jī)空間矢量控制的許多問題。在對永磁同步電動機(jī)(PMSM)的數(shù)學(xué)模型和控制理論進(jìn)行全面、深入研究的基礎(chǔ)上，本文在PMSM 的電壓空間矢量的弱磁控制方面做了大量的理論和實驗研究，提出一種基于空間矢量PWM (SVPWM)的PMSM 定子磁鏈弱磁控制定方法，在電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到基本轉(zhuǎn)速之前采用最大轉(zhuǎn)矩/電流策略控制，超過基本轉(zhuǎn)速之后采用弱磁擴(kuò)速的電流控制策略，使電機(jī)具有更大的調(diào)速空間，該策略可實現(xiàn)電壓矢量近似連續(xù)調(diào)節(jié)，有效減小了PMSM 的轉(zhuǎn)矩脈動，提高了系統(tǒng)的性能，仿真結(jié)果證明了這一結(jié)論。 在上述工作的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了一套基于TMS320LF2407A 的高性能全數(shù)字永磁交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空間矢量PWM 控制為核心。
標(biāo)簽： 永磁同步電動機(jī) 調(diào)速控制
上傳時間： 2013-06-08
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感應(yīng)電機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)是一種性能優(yōu)越的電力拖動控制系統(tǒng)，它不僅降低了功率變換器的額定功率，而且能夠通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電壓的幅值、相位和頻率來實現(xiàn)電機(jī)定子側(cè)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)。由于系統(tǒng)控制方法的靈活性和多樣性，使得雙饋電機(jī)在工業(yè)傳動領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電以及抽水蓄能電站中擁有廣闊的應(yīng)用前景。 本文主要對雙饋電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)研究。首先，比較雙饋調(diào)速系統(tǒng)和傳統(tǒng)的異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的異同點，闡述了雙饋電機(jī)的工作原理，各種不同的磁場定向控制方式，并分析了它的穩(wěn)態(tài)特性；接著，利用雙饋調(diào)速系統(tǒng)控制方法靈活多樣的特點，構(gòu)建了一套交直交變換器勵磁的矢量調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)模型建立在以轉(zhuǎn)子磁鏈定向了同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸系中，可以實現(xiàn)雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速與無功功率的解耦控制，同時，控制交直交變換器能量的雙向流動，雙饋電機(jī)可以在超同步、亞同步方式下運行，通過計算機(jī)仿真，驗證了這種控制方式的可行性和正確性；隨后，闡述了雙饋電機(jī)的功角特性，通過功角特性分析了電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性，并建立了雙饋電機(jī)的開環(huán)電壓控制、開環(huán)電流控制以及矢量控制的小信號模型，對上述幾種控制方式下的雙饋電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行了深入研究；最后，綜合上述討論結(jié)果，設(shè)計了雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)硬件部分，并給出了部分軟件設(shè)計流程。
標(biāo)簽： 感應(yīng)電機(jī) 雙饋 仿真
上傳時間： 2013-07-25
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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)子的安全運行?；趶椥粤W(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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數(shù)控技術(shù)是20世紀(jì)制造技術(shù)取得重大成就之一，成為當(dāng)代國際間科學(xué)競爭的重點，數(shù)控技術(shù)對現(xiàn)代制造業(yè)的影響是多方面的和重大的。制造業(yè)是各種產(chǎn)業(yè)的支柱工業(yè)，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造業(yè)工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，直接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力。發(fā)展數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床是當(dāng)前制造工業(yè)技術(shù)改造，技術(shù)更新的必由之路。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展在很大程度上取決于數(shù)控系統(tǒng)的性能和水平，而數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及其技術(shù)基礎(chǔ)離不開微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)。 插補(bǔ)控制功能是數(shù)控制造系統(tǒng)的一個重要組成部分，是數(shù)控技術(shù)中的核心技術(shù)。它的性能直接代表制造系統(tǒng)的先進(jìn)程度，它的好壞直接影響著數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)劣，是目前數(shù)控技術(shù)急需提高和完善的環(huán)節(jié)之一。 本論文首先對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展史、數(shù)控技術(shù)特點、研究對象及發(fā)展趨勢等進(jìn)行了概述，介紹了數(shù)控裝置的組成和工作過程，并闡述了論文的選題意義及研究內(nèi)容。 其次，在分析傳統(tǒng)基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法的基礎(chǔ)上，著重介紹了數(shù)控技術(shù)插補(bǔ)原理，并且對常用的插補(bǔ)方法進(jìn)行分析和比較。 然后，在軟件技術(shù)方面詳細(xì)地分析了逐點比較法、數(shù)字積分法、最小偏差法等實用插補(bǔ)算法的組成和特點，重點論述了以上各種插補(bǔ)算法的軟件實現(xiàn)。在硬件技術(shù)方面，在研究硬件插補(bǔ)器的設(shè)計原理和實現(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計了DDA法直線和圓弧的硬件插補(bǔ)器，說明了它的工作原理。 最后，總結(jié)性地介紹了課題的主要工作、成果和對課題的展望。
標(biāo)簽： 數(shù)控機(jī)床
上傳時間： 2013-04-24
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盤式永磁電機(jī)因其較高的轉(zhuǎn)矩密度和良好的動態(tài)響應(yīng)特性，在各種驅(qū)動、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣和應(yīng)用。本文針對盤式永磁同步電動機(jī)的設(shè)計展開研究，所做工作主要包括以下幾個部分： 首先，從電機(jī)的主要尺寸方程入手將盤式永磁電機(jī)和徑向永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度進(jìn)行了比較，得到了兩種電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度的變化關(guān)系。推導(dǎo)了六相盤式永磁同步電動機(jī)的電樞反應(yīng)電抗、槽漏抗等的計算公式，同時也給出了這些參數(shù)相應(yīng)的有限元計算方法，兩種計算結(jié)果基本一致。并且在對多極少齒結(jié)構(gòu)電機(jī)的漏磁系數(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該類電機(jī)的漏磁系數(shù)的計算方法。 其次，采用了針對六相電機(jī)的22極24槽結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)的主要尺寸減小，電機(jī)定子沖槽、電樞下線等工藝要求降低。利用有限元法和傅立葉分析求解對永磁體的形狀進(jìn)行優(yōu)化，可使得永磁電機(jī)氣隙磁密波形畸變率減小，進(jìn)而降低的轉(zhuǎn)矩波動。定量分析了不同定子槽口寬度對空載反電動勢波形和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。 通過對盤式永磁電機(jī)的磁場分布特點的研究，編寫了分環(huán)法盤式永磁電機(jī)電磁設(shè)計程序。通過對樣機(jī)設(shè)計值與實驗值比較，不斷對盤式永磁電動機(jī)的電磁程序進(jìn)行完善和修正，目前已經(jīng)形成了一個比較實用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子盤體進(jìn)行剛度計算，并且也對電機(jī)的定子進(jìn)行了固有頻率的計算，保證了電機(jī)的可靠運行。 最后，在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計制造了一臺5kW的雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的盤式永磁同步電動機(jī)樣機(jī)并做了詳細(xì)的實驗，實驗結(jié)果與理論分析基本一致。
標(biāo)簽： 高功率密度 永磁同步電動機(jī)
上傳時間： 2013-07-29
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風(fēng)機(jī)的耗電量占全國總發(fā)電量的40﹪左右，是全國耗電最大的工業(yè)裝備，而且運行效率比國外低10﹪～30﹪。因此在風(fēng)機(jī)(及水泵)上實行節(jié)能、節(jié)電、降耗是一個緊迫的任務(wù)，對緩解我國電能的供需矛盾、推進(jìn)我國現(xiàn)代化建設(shè)、縮小我國和發(fā)達(dá)國家的差距具有非?，F(xiàn)實和深遠(yuǎn)的意義。 小型風(fēng)機(jī)(1～10千瓦)特點是：單臺的耗電量很小，但是數(shù)量巨大，因此降低這些小型風(fēng)機(jī)的耗電量同樣具有十分深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)意義。但在這一領(lǐng)域的節(jié)能研究一直未能得到充分重視。 本論文提出一種用于驅(qū)動小功率風(fēng)機(jī)的永磁無刷直流電機(jī)，通過調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量從而達(dá)到節(jié)能的目的。永磁無刷直流電機(jī)是近年隨著電力電子技術(shù)和永磁材料的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來的一種新型電機(jī)。它用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動機(jī)的機(jī)械換向裝置，即克服了有刷直流電動機(jī)機(jī)械換向帶來的一系列缺點，又具備直流電動機(jī)運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多特點，因此在各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 本論文從永磁材料、磁體結(jié)構(gòu)、充磁方式、繞組分布、極弧系數(shù)等方面分析了風(fēng)機(jī)外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計要求，給出永磁無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)、原理及一般設(shè)計要求；根據(jù)風(fēng)機(jī)電機(jī)的驅(qū)動要求，設(shè)計制造外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)用鐵氧體永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)；針對風(fēng)機(jī)用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)速及各種保護(hù)要求，基于降低成本的原則，設(shè)計制造永磁無刷直流電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)。這一設(shè)計為基于專用集成芯片的小功率無刷直流電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了試制、調(diào)試及試驗。實驗表明了系統(tǒng)具有簡單和優(yōu)越的控制性能，適于小功率無刷直流電機(jī)的控制。 樣機(jī)實測數(shù)據(jù)表明外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)用于驅(qū)動小功率風(fēng)機(jī)具有良好的性能、較低的成本，具有進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 驅(qū)動系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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為設(shè)計高性能、低損耗的電機(jī)，需要準(zhǔn)確地分析電機(jī)鐵耗。本文從鐵磁材料的磁化特點出發(fā)，以分離鐵耗模型為基礎(chǔ)，對交變磁化以及旋轉(zhuǎn)磁化條件下鐵磁材料和電機(jī)的鐵耗進(jìn)行分析和計算，分別從理論和實踐角度著重就電機(jī)鐵耗計算和測量中的一些相關(guān)問題作了深入研究。 按照分離鐵耗模型，鐵心損耗可以分成磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗。本文首先從交流磁滯回線的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，在Preisach靜態(tài)磁滯模型的基礎(chǔ)上，利用極限磁滯回線的對稱性，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立了Preisach人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯仿真模型，實現(xiàn)了對鐵磁材料交流磁滯回線的理論計算，為磁滯損耗的理論分析和計算奠定了基礎(chǔ)；為對交流磁滯回線進(jìn)行實測，本文給出了一種采用愛潑斯坦方圈測量鐵磁材料交流磁滯回線與磁滯損耗的新方法，該方法克服了環(huán)形樣片測量法的不足，操作簡單，且測量精度高，具有較好的實用價值。利用該方法得到的實驗數(shù)據(jù)很好地驗證了理論計算結(jié)果。 對渦流損耗以及異常損耗的計算模型，本文系統(tǒng)地給出了其推導(dǎo)過程，對模型中的參數(shù)進(jìn)一步加以明確，并對模型的特點進(jìn)行了分析。鐵磁材料異常損耗計算模型是基于統(tǒng)計學(xué)原理推導(dǎo)而來的，模型中參數(shù)的確定涉及到鐵磁材料的微觀特性，本文給出了通過實驗確定其參數(shù)的具體方法；考慮到工程中異常損耗計算模型是其理論模型的簡化形式，文中對兩者的差別進(jìn)行了分析。 在分析電機(jī)鐵耗時，既要考慮鐵心材料本身的損耗特性，也要考慮電機(jī)供電方式以及鐵心中磁場變化等因素對鐵耗的影響。在對鐵磁材料損耗特性分析的基礎(chǔ)上，本文考慮到局部磁滯回環(huán)對電機(jī)鐵耗的影響，推導(dǎo)了計及局部磁滯作用的電機(jī)鐵耗模型，并從理論上對C.P.Steinmetz的磁滯損耗經(jīng)驗公式進(jìn)行了驗證，從而明確了公式中經(jīng)驗系數(shù)的物理意義；同時通過實驗研究，分析了磁化頻率對磁滯損耗系數(shù)的影響，提出了在磁化頻率較高時分段確定磁滯損耗系數(shù)的方法；考慮到現(xiàn)代電機(jī)控制策略以及供電方式的多樣性，本文對正弦波、方波以及三角波電壓供電時鐵心材料的交變鐵耗模型分別進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了其解析表達(dá)式，并通過實測證明了模型的有效性；對SPWM這類應(yīng)用較為廣泛的非正弦供電方式，推導(dǎo)了電機(jī)交變損耗的一般計算模型，分析了SPWM變頻器供電時電機(jī)鐵耗與變頻器參數(shù)的關(guān)系，給出了其關(guān)系的數(shù)量表達(dá)式; 同時采用改進(jìn)的愛潑斯坦方圈試驗平臺對非正弦供電條件下的鐵磁材料損耗和電機(jī)鐵耗進(jìn)行了實驗研究。 考慮到電機(jī)鐵心制造過程中沖壓對鐵心材料特性的影響，本文提出了一套簡便的對鐵磁材料進(jìn)行沖壓影響研究的實驗方法，利用該方法，有效地對材料的沖壓影響特性進(jìn)行了分析。在實驗研究的基礎(chǔ)上，本文推導(dǎo)了考慮沖壓影響時的鐵磁材料損耗的修正系數(shù)，從而在傳統(tǒng)交變鐵耗分離模型的基礎(chǔ)上，建立了計及沖壓影響的電機(jī)鐵耗計算模型。對模型中引入的沖壓影響修正系數(shù)，給出了詳細(xì)的推導(dǎo)過程和明確的計算方法，從而使傳統(tǒng)的經(jīng)驗修正方法得到改善。 在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，除交變磁化外，同時還存在大量的旋轉(zhuǎn)磁化。本文對旋轉(zhuǎn)磁化的物理機(jī)理進(jìn)行了初步探討，分析了旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗特點，系統(tǒng)介紹了當(dāng)前鐵磁材料旋轉(zhuǎn)磁化性能以及旋轉(zhuǎn)磁化損耗實驗測量和理論計算的方法和手段。 在以上鐵耗理論的基礎(chǔ)上，充分考慮鐵心的非線性及磁滯特性，本文建立了一般條件下的鐵心動態(tài)電路模型，并將該模型應(yīng)用于異步電動機(jī)鐵心等效電路中，推導(dǎo)了異步電動機(jī)動態(tài)鐵耗的分離等效電阻。以一臺三相異步電動機(jī)為樣機(jī)，采用以上鐵耗的動態(tài)分離等效電阻，有效地對電機(jī)鐵耗進(jìn)行了分離，從而為深入研究電機(jī)的動態(tài)鐵耗特性提供了便利。 論文最后以一臺永磁無刷直流電機(jī)為例，對電機(jī)的運行特性以及鐵心損耗進(jìn)行了分析計算。分析中應(yīng)用場路結(jié)合法，建立了永磁無刷電機(jī)換流等效電路模型，采用鏡像法建立了深槽無刷電機(jī)電樞反應(yīng)分析模型；在電機(jī)鐵耗分析中，推導(dǎo)了考慮旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗工程計算模型，對樣機(jī)鐵耗進(jìn)行了理論計算，并通過構(gòu)建實驗平臺，對旋轉(zhuǎn)磁化條件下的樣機(jī)空載鐵耗進(jìn)行了測量，最終理論值與實測值吻合良好，證明了上述方法的有效性。
標(biāo)簽： 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 損耗 分
上傳時間： 2013-07-02
上傳用戶：不挑食的老鼠
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
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機(jī)應(yīng)用前景越來越廣闊，有較大的研究價值，對其電磁性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機(jī)，尤其是高速永磁電機(jī)的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計算、優(yōu)化設(shè)計、控制系統(tǒng)和樣機(jī)制造和實驗等做了大量的工作： 對電機(jī)的磁路進(jìn)行分析設(shè)計：從磁路結(jié)構(gòu)入手，分析了定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的各種結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場路結(jié)合的分析計算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉(zhuǎn)子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對永磁無刷直流電機(jī)的電路進(jìn)行分析：從電機(jī)磁場分析入手，根據(jù)齒磁通分析計算了電樞繞組的感應(yīng)電動勢；根據(jù)此電動勢的波形，推導(dǎo)了三相六狀態(tài)控制時，電動勢的電路計算模型，重點推導(dǎo)了電動勢平頂寬度小于120度電角度時的電路模型，指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因，該模型考慮了電感對高速電機(jī)性能的影響；給出了基于能量攝動法計算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)來計算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準(zhǔn)確計算高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的鐵耗是困擾電機(jī)工作者的一個難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計算模型，進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮電機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對鐵耗的影響的鐵耗計算模型，其各項損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過回歸計算得到。通過實際電機(jī)的計算和實驗測試，表明此計算模型有較高的準(zhǔn)確度。隨著電機(jī)內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個重要問題，為了了解電機(jī)內(nèi)的溫度分部，防止局部過熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡(luò)法永磁無刷直流電機(jī)的溫升計算模型，并對電機(jī)進(jìn)行了溫升計算，計算結(jié)果和實際測量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機(jī)的電磁計算方法，建立了優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對高速永磁無刷直流電機(jī)的效率進(jìn)行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機(jī)，通過對優(yōu)化前后的方案做出樣機(jī)并進(jìn)行比較實驗，優(yōu)化后測量損耗有了較大的減小。 對永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究：位置檢測技術(shù)、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問題，它們都對電機(jī)的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機(jī)中的安裝應(yīng)用；功率管壓降對起動電流、功率的影響問題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對電機(jī)電流，輸出性能的影響，提出適當(dāng)提前換相有利于電機(jī)出力。 做出永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)并進(jìn)行實驗研究，主要包括高速永磁無刷直流電機(jī)、內(nèi)置式永磁無刷直流電機(jī)、高壓永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計、性能分析、樣機(jī)制作、實驗分析等。建構(gòu)了對樣機(jī)進(jìn)行發(fā)電機(jī)測試、電動機(jī)測試、損耗測量的實驗平臺，通過在測試時使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機(jī)鐵耗和機(jī)械損耗，實驗測量結(jié)果和計算結(jié)果基本一致。 總之，通過對永磁無刷直流電機(jī)的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計理論和分析方法，并通過樣機(jī)的制造和實驗，進(jìn)一步的驗證了這些理論和方法的準(zhǔn)確性，這對永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計和應(yīng)用有很好的參考價值。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 性能分析
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：阿四AIR
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求的日益提 高，近年來數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了長足的發(fā)展，主要表現(xiàn)為精度越來越高， 傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇?。但是各種基于ISA、PCI 等總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存 在著安裝麻煩、受計算機(jī)插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制、可擴(kuò)展性 差等缺陷，嚴(yán)重的制約了它們的應(yīng)用范圍。USB 總線的出現(xiàn)很好的解決了 上述問題，它是1995 年INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM 等公司為解決傳 統(tǒng)總線的不足而推出的一種新型串行通信標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)高速傳輸?shù)男?要，2004 年4月，這些公司在原來1.1 協(xié)議的基礎(chǔ)上制定了USB2.0 傳輸 協(xié)議，使傳輸速度達(dá)到了480Mb/s。該總線具有安裝方便、高帶寬、易擴(kuò) 展等優(yōu)點，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。 以高速數(shù)字信號處理器（DSPs）為基礎(chǔ)的實時數(shù)字信號處理技術(shù)近 年來發(fā)展迅速，并獲得了廣泛的應(yīng)用。TMS320C6713 是德州儀器公司 （ Texas Instrument ） 推出的浮點DSPs ， 其峰值處理能力達(dá)到了 1350MFLOPS，是目前國際上性能最高的DSPs 之一。同時該DSPs 接口豐 富，擴(kuò)展能力強(qiáng)，非常適合于做主控芯片。 基于TMS320C6713 和USB2.0，本文設(shè)計了一套多路實時信號采集系 統(tǒng)。該設(shè)計充分利用了高速數(shù)字信號處理器TMS320C6713 和USB 芯片 CY7C68001 的各種優(yōu)點，實現(xiàn)了傳輸速度快，采樣精度高，易于擴(kuò)展，接口簡單的特點。在本文中詳細(xì)討論了各種協(xié)議和功能模塊的設(shè)計。本文 的設(shè)計主要分為硬件部分和軟件部分，其中硬件部分包括模擬信號輸入 模塊，AD 數(shù)據(jù)采集模塊，USB 模塊，所有的硬件模塊都在TMS320C6713 的協(xié)調(diào)控制下工作，軟件部分包括DSP 程序和PC 端程序設(shè)計?？偟脑O(shè)計 思想是以TMS320C6713為核心，通過AD 轉(zhuǎn)換，將采集的數(shù)據(jù)傳送給 TMS320C6713 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過USB 接口傳送到上位 機(jī)。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：fudong911
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