盤式永磁電機因其較高的轉(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，從電機的主要尺寸方程入手將盤式永磁電機和徑向永磁電機的轉(zhuǎn)矩密度進行了比較，得到了兩種電機轉(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)電機的漏磁系數(shù)進行研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該類電機的漏磁系數(shù)的計算方法。 其次，采用了針對六相電機的22極24槽結(jié)構(gòu)，使得電機的主要尺寸減小，電機定子沖槽、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行優(yōu)化，可使得永磁電機氣隙磁密波形畸變率減小，進而降低的轉(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的磁場分布特點的研究，編寫了分環(huán)法盤式永磁電機電磁設(shè)計程序。通過對樣機設(shè)計值與實驗值比較，不斷對盤式永磁電動機的電磁程序進行完善和修正，目前已經(jīng)形成了一個比較實用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機轉(zhuǎn)子盤體進行剛度計算，并且也對電機的定子進行了固有頻率的計算，保證了電機的可靠運行。 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樣機并做了詳細的實驗，實驗結(jié)果與理論分析基本一致。
上傳時間： 2013-07-29
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玻璃磨邊機這項技術(shù)國外在上世紀九十年代末期發(fā)展起來；但設(shè)備價格比較昂貴。而國產(chǎn)機尚處于起步階段。根據(jù)玻璃深加工企業(yè)的實際需要，本課題設(shè)計和完成了這種高精度的玻璃磨邊設(shè)備。 本文主要研究了步進電機、變頻器、光電編碼器、可編程控制器和由它們組成的控制系統(tǒng)在玻璃直線磨邊機上的應(yīng)用。介紹了步進電機、變頻器、光電編碼器和可編程控制器的功能、特點。通過PLC、步進電機、變頻器、編碼器組成的控制系統(tǒng)來對玻璃加工進行控制。該系統(tǒng)在控制精度上基本達到了生產(chǎn)的需要。這里采用該系統(tǒng)來代替伺服系統(tǒng)，不僅降低了成本而且也滿足了企業(yè)的要求。文中還設(shè)計了PLC程序來對其進行控制，而且進行現(xiàn)場調(diào)試，達到了預(yù)期的目標。其間，還采取一些辦法解決了一些干擾問題，也掌握了實際選型的有關(guān)知識。本文還介紹了人機界面的主要設(shè)計參數(shù)。 本文對玻璃直線雙邊磨邊機電氣控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案進行了綜合性論述對控制系統(tǒng)進行了功能分析，闡述了系統(tǒng)的性能要求；根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。為了實現(xiàn)設(shè)計方案，本文對位置控制的方法進行分析和研究，給出了玻璃直線雙邊磨邊機電氣控制系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案；對變頻器和光電編碼器的原理進行了分析，給出了變頻器與光電編碼器的選型方法。玻璃直線雙邊磨邊機的夾持梁升降系統(tǒng)采用開環(huán)控制；工作臺開合控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速閉環(huán)控制，光電編碼器測量開合位置，反饋給PLC，對開合系統(tǒng)進行慢速開合，以提高定位精度，降低了開發(fā)成本。 本文還對采用可編程控制器作為下位機現(xiàn)場控制進行了軟硬件設(shè)計。詳細介紹了PLC的軟件設(shè)計，包括主程序，初始化程序，開合機構(gòu)控制系統(tǒng)程序，夾持梁升降控制系統(tǒng)程序，玻璃傳送控制系統(tǒng)程序及上位機與下位機的通信處理方法。
上傳時間： 2013-06-04
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近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機根據(jù)反電動勢和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(無刷直流電機)和正弦波永磁同步電機(永磁同步電機)。正弦波永磁同步電機為實現(xiàn)其正弦波驅(qū)動控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號，通常采用機械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等)，機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的應(yīng)用場合。近年來受到廣泛的關(guān)注的無位置傳感器技術(shù)，是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點獲取轉(zhuǎn)子的位置信號，此技術(shù)雖取消了機械位置傳感器，但存在控制復(fù)雜，位置檢測精度不高，運行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號，以實現(xiàn)永磁同步電機的正弦波驅(qū)動控制問題。 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現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進的方法，該法通過對位置區(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，并對其進行了仿真研究，仿真結(jié)果表明：改進位置估算方法即使在加減速等動態(tài)性能過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)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅(qū)動芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機運行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負載特性進行優(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的軟件設(shè)計，文中詳細討論了位置估算程序和實現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計和調(diào)試，并對其進行了實驗驗證。
上傳時間： 2013-07-23
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風(fēng)機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(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、推進我國現(xiàn)代化建設(shè)、縮小我國和發(fā)達國家的差距具有非?，F(xiàn)實和深遠的意義。 小型風(fēng)機(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)機的耗電量同樣具有十分深遠的經(jīng)濟意義。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)機的永磁無刷直流電機，通過調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量從而達到節(jié)能的目的。永磁無刷直流電機是近年隨著電力電子技術(shù)和永磁材料的進步而迅速發(fā)展起來的一種新型電機。它用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動機的機械換向裝置，即克服了有刷直流電動機機械換向帶來的一系列缺點，又具備直流電動機運行效率高、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)機外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機的設(shè)計要求，給出永磁無刷直流電機結(jié)構(gòu)、原理及一般設(shè)計要求；根據(jù)風(fēng)機電機的驅(qū)動要求，設(shè)計制造外轉(zhuǎn)子風(fēng)機用鐵氧體永磁無刷直流電機樣機；針對風(fēng)機用電機驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)速及各種保護要求，基于降低成本的原則，設(shè)計制造永磁無刷直流電機的驅(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的調(diào)速控制系統(tǒng)，并進行了試制、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的控制。 樣機實測數(shù)據(jù)表明外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機用于驅(qū)動小功率風(fēng)機具有良好的性能、較低的成本，具有進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢。
標簽： 無刷直流電機 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，需要準確地分析電機鐵耗。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的鐵耗進行分析和計算，分別從理論和實踐角度著重就電機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)進一步加以明確，并對模型的特點進行了分析。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行了分析。 在分析電機鐵耗時，既要考慮鐵心材料本身的損耗特性，也要考慮電機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)對電機鐵耗的影響，推導(dǎo)了計及局部磁滯作用的電機鐵耗模型，并從理論上對C.P.Steinmetz的磁滯損耗經(jīng)驗公式進行了驗證，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行了推導(dǎo)，給出了其解析表達式，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)了電機交變損耗的一般計算模型，分析了SPWM變頻器供電時電機鐵耗與變頻器參數(shù)的關(guān)系，給出了其關(guān)系的數(shù)量表達式; 同時采用改進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鐵耗進行了實驗研究。 考慮到電機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)磁化的物理機理進行了初步探討，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)用于異步電動機鐵心等效電路中，推導(dǎo)了異步電動機動態(tài)鐵耗的分離等效電阻。以一臺三相異步電動機為樣機，采用以上鐵耗的動態(tài)分離等效電阻，有效地對電機鐵耗進行了分離，從而為深入研究電機的動態(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為例，對電機的運行特性以及鐵心損耗進行了分析計算。分析中應(yīng)用場路結(jié)合法，建立了永磁無刷電機換流等效電路模型，采用鏡像法建立了深槽無刷電機電樞反應(yīng)分析模型；在電機鐵耗分析中，推導(dǎo)了考慮旋轉(zhuǎn)磁化的電機鐵耗工程計算模型，對樣機鐵耗進行了理論計算，并通過構(gòu)建實驗平臺，對旋轉(zhuǎn)磁化條件下的樣機空載鐵耗進行了測量，最終理論值與實測值吻合良好，證明了上述方法的有效性。
標簽： 旋轉(zhuǎn)電機 損耗 分
上傳時間： 2013-07-02
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準確計算電機鐵耗一直是困擾電機設(shè)計者的一個難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機內(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而言勉強適用，對于近年來發(fā)展很快的永磁電機、高速電機和其他新結(jié)構(gòu)電機，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，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文通過三維有限元分析，對該電機的磁通、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熱場進行計算，得到了電機準確的溫度分布。本文還進行了高速電機轉(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離電機的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測試平臺對樣機進行了發(fā)電機狀態(tài)測試，并通過假轉(zhuǎn)子法測量了電機鐵耗，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)用及爪極式電機的設(shè)計與分析都具有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-06-27
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電動摩托車具有零排放、低噪聲等優(yōu)點，是真正的綠色環(huán)保輕型交通工具，它以方便j快捷等特點被越來越多的人們所接受，成為大中城市公共交通的理想補充。而無刷直流電動機以其控制簡單、可靠性高、輸出轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，被大量地用作電動摩托車驅(qū)動電機。本文主要研究基于AVR單片機的電動摩托車控制技術(shù)。 首先，分析了電動摩托車的發(fā)展趨勢，以及無刷直流電動機能在電動摩托車驅(qū)動領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的原因，并探討了電動摩托車無刷直流驅(qū)動電機的控制方法。 其次，在分析無刷直流電動機工作原理的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了無刷直流電動機的數(shù)學(xué)模型，確立了通過PWM調(diào)節(jié)改變電樞電壓的大小來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的控制策略。 第三，采用ATMEL公司的ATmega88單片機為控制核心，設(shè)計了包括電流檢測與保護、位置信號檢測、功率開關(guān)管驅(qū)動、電源轉(zhuǎn)換和電壓采樣與欠壓保護等一系列硬件電路，充分利用了ATmega88單片機成本低、功能豐富、運算能力強等優(yōu)點，簡化了控制電路，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，降低了控制成本。 第四，采用C語言編寫了控制程序，完善了控制功能，實現(xiàn)了軟、硬件控制方法的結(jié)合。使用ICC-AVR集成開發(fā)環(huán)境和SL-ISP在線編程，降低了開發(fā)成本；采用模塊化設(shè)計方法設(shè)計控制程序，提高了程序的可維護性。完成的功能模塊主要包括啟動與換相模塊、電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊、過電流與堵轉(zhuǎn)保護模塊、欠電壓保護模塊和定速巡航模塊等。 最后，對開發(fā)的控制系統(tǒng)進行了調(diào)試，并對實驗結(jié)果進行了分析。結(jié)果表明，控制系統(tǒng)運行可靠、實時性好，證明ATmega88單片機適合用作電動摩托車驅(qū)動電機的控制芯片。
上傳時間： 2013-05-20
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隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度成為永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的迫切要求，數(shù)字化控制系統(tǒng)正代表著這一發(fā)展方向。高性能數(shù)字信號處理器(控制器)的出現(xiàn)、電機控制理論以及電力電子器件的發(fā)展都為數(shù)字化控制的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。本文采用Microchip公司專用于電機控制的dsPIC30F3011型數(shù)字信號控制器(DSC)為核心，開發(fā)了用于電梯門機控制的數(shù)字化永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，并在硬件實驗平臺上獲得了驗證。 本文首先在永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的分析基礎(chǔ)上，深入的研究了永磁同步電機的矢量控制的原理和常用控制策略。接著，經(jīng)過比較各種矢量控制策略的優(yōu)缺點，確定了i<,d>=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。文中對空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的原理及實現(xiàn)方法進行了詳細的闡述，并在此基礎(chǔ)上提出利用查表實現(xiàn)SVPWM控制的算法。然后，論文詳細論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計和調(diào)試。軟件開發(fā)均在Microchip的MPLAB IDE集成開發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用C語言編寫，實現(xiàn)了帶位置傳感器的速度閉環(huán)和位置閉環(huán)矢量控制，并給出了系統(tǒng)主程序及定時中斷服務(wù)程序的流程圖。永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉(zhuǎn)子初始位置檢測、速度采樣計算及PI調(diào)節(jié)、SVPWM查表實現(xiàn)方法等都在定時中斷服務(wù)程序中完成。最后在硬件平臺上，對軟件進行系統(tǒng)調(diào)試，試驗表明本矢量控制系統(tǒng)能夠有效滿足電梯門機的控制需求，從而證明了系統(tǒng)設(shè)計的可行性。 在論文的最后，對全文的工作做了總結(jié)，并提出了系統(tǒng)需要進一步完善的地方。
標簽： dsPIC 永磁同步電機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-27
上傳用戶：HGH77P99
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機應(yīng)用前景越來越廣闊，有較大的研究價值，對其電磁性能進行準確的分析和設(shè)計具有重要的經(jīng)濟價值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機，尤其是高速永磁電機的磁路、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)和樣機制造和實驗等做了大量的工作： 對電機的磁路進行分析設(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的電路進行分析：從電機磁場分析入手，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，如何準確計算高速永磁無刷直流電機內(nèi)的鐵耗是困擾電機工作者的一個難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計算模型，進一步推導(dǎo)了考慮電機內(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。通過實際電機的計算和實驗測試，表明此計算模型有較高的準確度。隨著電機內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個重要問題，為了了解電機內(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的溫升計算模型，并對電機進行了溫升計算，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的效率進行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機，通過對優(yōu)化前后的方案做出樣機并進行比較實驗，優(yōu)化后測量損耗有了較大的減小。 對永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵問題進行了研究：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電流，輸出性能的影響，提出適當(dāng)提前換相有利于電機出力。 做出永磁無刷直流電機樣機并進行實驗研究，主要包括高速永磁無刷直流電機、內(nèi)置式永磁無刷直流電機、高壓永磁無刷直流電機的設(shè)計、性能分析、樣機制作、實驗分析等。建構(gòu)了對樣機進行發(fā)電機測試、電動機測試、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鐵耗和機械損耗，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的設(shè)計理論和分析方法，并通過樣機的制造和實驗，進一步的驗證了這些理論和方法的準確性，這對永磁無刷直流電機的設(shè)計和應(yīng)用有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：阿四AIR
電動油泵在國外高中檔汽車中已有廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)，一些國產(chǎn)汽車也開始使用電動燃油泵，目前油泵電機普遍采用有刷直流電機，從而帶來壽命短、可靠性低、EMC性能差等不利影響。本論文基于實際需要，采用Magneforce/BIDC軟件，設(shè)計了一臺無刷直流電機油泵電機代替原有有刷直流電機，以期改善原有電動油泵的運行性能，提高可靠性，延長使用壽命。文中給出了兩種滿足性能指標的方案，并對它們的工作特性及額定運行性能作了比較。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)通角對電機性能的影響，以及一系列設(shè)計參數(shù)對定位轉(zhuǎn)矩的影響。之后，論文采用了ANSOFT/MAXWELL軟件對樣機進行了磁場分析，得出了樣機在一個電周期內(nèi)空載和負載時的磁場分布規(guī)律。另外論文采用了ANSYS軟件，分析了樣機的溫度場分布。 為了進一步分析無刷直流油泵電機的可靠性，論文建立了帶霍爾位置傳感器的無刷直流電機的Simulink仿真模型，并利用該仿真模型對無刷直流電機所可能發(fā)生的故障進行了仿真研究。仿真了無刷直流電機常見的包括電機本體、逆變器及位置傳感器在內(nèi)的三類故障運行情況，在理論上對各個故障仿真結(jié)果進行了詳細分析，并在樣機上實驗驗證了仿真結(jié)果，這對進一步提高無刷直流電機的故障診斷水平及提高電機的可靠性具有重要的指導(dǎo)意義。 論文還根據(jù)樣機的性能參數(shù)及實際應(yīng)用的需要，研制了一臺基于ML4425的無刷直流電機無位置傳感器控制器。實驗證明，該無位置傳感器控制無刷直流油泵電機可以取代原有的有刷電機，滿足實際應(yīng)用的需要。
上傳時間： 2013-05-29
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