永磁無刷直流電動機利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機械換相，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于永磁無刷直流電動機本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動，從而使電機運行性能存在缺陷，限制了它在精密傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對如何減小和抑制自控式永磁電動機轉(zhuǎn)矩脈動這一問題，提出了一種混合控制策略：利用原有的六個離散位置信號，在三三導通控制策略的基礎(chǔ)上，融入矢量控制策略，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，來實現(xiàn)近似正弦波電流驅(qū)動，可以在不增加系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，較好地抑制電磁轉(zhuǎn)矩脈動，并通過實驗驗證其正確性，其主要內(nèi)容如下： 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動機的運行原理，給出了電機的數(shù)學模型，在此基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機及控制系統(tǒng)的仿真模型，并給出了仿真和實驗波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機控制器的設(shè)計，并對系統(tǒng)主電路、驅(qū)動模塊、電流檢測、過壓保護等電路作了詳細的介紹，對設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題進行分析，搭建了整個系統(tǒng)的硬件平臺。 第四章介紹了常規(guī)的矢量控制技術(shù)，提出了一種混合控制策略的新方法：利用霍爾位置傳感器的六個位置信號，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，從而達到控制器簡單、轉(zhuǎn)矩脈動降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運行性能。 第五章在前幾章分析的基礎(chǔ)上，完整給出了混合控制策略的軟件編程方法，并按照模塊化的思想，把軟件分成多個獨立模塊，并重點介紹了系統(tǒng)啟動、轉(zhuǎn)速計算、轉(zhuǎn)子位置計算、sinθ和cosθ的計算、PWM輸出等幾個部分，并給出實驗波形驗證其可行性。
上傳時間： 2013-05-30
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本文利用Maxwell 3D軟件對交流接觸器的電磁機構(gòu)的靜態(tài)、動態(tài)特性進行分析與仿真。Maxwell 3D是美國的Ansoft公司開發(fā)的專門用于三維電磁場仿真的軟件。本文主要以CJ20-25交流接觸器的電磁機構(gòu)為例，對不同激勵下交流接觸器電磁機構(gòu)的靜態(tài)特性進行分析；編寫電磁機構(gòu)動態(tài)仿真程序，對其進行動態(tài)仿真，并進一步分析其動態(tài)特性；同時對電磁機構(gòu)的設(shè)計參數(shù)對交流接觸器特性的影響進行了分析。主要為以下幾個方面: 首先，利用Maxwell 3D軟件建立交流接觸器電磁機構(gòu)的三維有限元模型，對模型進行有限元分析，計算不同電流和氣隙下的靜態(tài)吸力，仿真電磁機構(gòu)的靜態(tài)特性。繪制出交流接觸器的靜態(tài)電磁場分布及吸力特性。 其次，用Visual C++編程語言編制程序，仿真交流接觸器電磁機構(gòu)運動過程。 再次，對交流接觸器電磁機構(gòu)進行瞬態(tài)分析。得出CJ20-25型交流接觸器動態(tài)電流、吸力特性，并對動鐵心末速度、靜鐵心迎擊距離、動態(tài)吸力與反力特性的匹配、總動能和碰撞損失能量與合閘相角的關(guān)系特性進行了具體分析。同時，將迎擊式與非迎擊的兩種類型的交流接觸器的動態(tài)特性作了比較。 最后，利用Maxwell 3D軟件分析接觸器各個設(shè)計參數(shù)對交流接觸器電磁機構(gòu)靜態(tài)吸力、動態(tài)特性的影響。 經(jīng)過以上各方面的分析可知：采用Maxwell 3D軟件的強大的電磁場有限元分析功能進行電磁機構(gòu)的靜態(tài)及動態(tài)特性的分析與仿真，模擬真實的工作環(huán)境，可以在樣機制作前，精確掌握電器產(chǎn)品的性能，減少樣機制作，降低試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能指標，具有實際意義。
上傳時間： 2013-07-15
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本文針對電力變壓器的電磁設(shè)計過程、優(yōu)化方法、優(yōu)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，以及優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)中采用的技術(shù)和處理方法展開了深入的討論和研究，開發(fā)了一套干式變壓器電磁計算優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)。論文工作主要包括以下幾方面的內(nèi)容： (1)綜述了電力變壓器的結(jié)構(gòu)特征和傳統(tǒng)電磁設(shè)計的流程，分析了變壓器電磁設(shè)計中的設(shè)計流程、設(shè)計目標、方案組合等重點問題，研究了變壓器的評價準則的選擇和計算。同時對變壓器電磁設(shè)計計算的細節(jié)做了深入分析，理清了變壓器設(shè)計中各個步驟、各個部件之間的相互關(guān)系，成功地將變壓器計算中的一些核心的計算過程程序化。 (2)深入研究和分析了目前變壓器優(yōu)化設(shè)計的研究和實踐中所采用的優(yōu)化方法，包括比較成熟的循環(huán)遍歷法和其他還處于研究階段或還有缺陷的方法，對這些算法的原理、應(yīng)用情況、優(yōu)缺點進行了比較和總結(jié)。 (3)將ODBC(開放數(shù)據(jù)庫互連)和OLE(對象鏈接和嵌入)自動化技術(shù)引入電力變壓器的電磁優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)中，一改以往的設(shè)計軟件封閉的弊病，具有出色的可擴展性，充分利用了現(xiàn)代操作系統(tǒng)環(huán)境的先進功能。以oLE自動化技術(shù)為基礎(chǔ)的計算單自動生成技術(shù)，使變壓器設(shè)計軟件能夠在更大程度上協(xié)助設(shè)計人員的工作，將設(shè)計人員從簡單勞動中解脫出來，使設(shè)計軟件能夠真正成為全面的變壓器優(yōu)化設(shè)計軟件。 (4)將各種型式的敞開式和環(huán)氧澆注干式變壓器電磁計算優(yōu)化設(shè)計整合到同一系統(tǒng)中，方便了用戶不同的設(shè)計要求，同時根據(jù)專家理論設(shè)計了眾多人工干預設(shè)計的環(huán)節(jié)，令本軟件更具有系統(tǒng)性、實用性、開放性和個性。 (5)對當前熱門的非晶合金變壓器進行了簡要介紹，并指出非晶合金變壓器的優(yōu)缺點，分析了其即將全面使用的趨勢。同時對非晶合金干式變壓器的優(yōu)化設(shè)計進行了研究和探討，給下一步的工作指明了方向。
標簽： 干式變壓器 優(yōu)化設(shè)計 電磁計算
上傳時間： 2013-05-28
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由于干式變壓器的優(yōu)良性能以及在特種場合下對干式變壓器的應(yīng)用需求，當前我國干式變壓器市場空間廣闊，競爭激烈。但是目前國內(nèi)許多干式變壓器生產(chǎn)廠家仍然停留在手工設(shè)計計算階段，設(shè)計的效率低、周期長、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、開發(fā)實用性干式變壓器CAD系統(tǒng)為目的，本文對該集成軟件的系統(tǒng)分析及相應(yīng)的實現(xiàn)技術(shù)進行了詳細的研究。 首先，在總結(jié)干式變壓器手工設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，借鑒變壓器的通用優(yōu)化設(shè)計模型，結(jié)合干式變壓器的特點，建立了干式變壓器的優(yōu)化設(shè)計模型。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，采用改進遺傳算法對其進行干式變壓器單機優(yōu)化設(shè)計。該算法將模擬退火思想引入到遺傳算法的選擇機制中，解決了傳統(tǒng)遺傳算法過早收斂的問題。其與傳統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化結(jié)果對比表明：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“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，得到系列變壓器優(yōu)化設(shè)計的統(tǒng)一數(shù)學模型，然后使用改進后的遺傳算法對中小型干式變壓器中套用同一個機座的系列優(yōu)化問題進行了探討，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)計流程。 其次，在軟件設(shè)計方面選用C++程序設(shè)計語言，采用Visual Basic進行界面編寫，且運用ActiveX技術(shù)實現(xiàn)了VB與AutoCAD軟件的連接。該設(shè)計不但能夠?qū)Ω墒阶儔浩鬟M行優(yōu)化設(shè)計，并且添加了CAD制圖功能。本文對數(shù)據(jù)庫支撐的干式變壓器CAD系統(tǒng)進行了系統(tǒng)設(shè)計和研究，詳細探討了該集成軟件的實現(xiàn)技術(shù)。 最后，在各項性能指標都滿足國家標準要求的情況下，以SC9-50/10型號和SCB9-1250/10型號的干式變壓器為例進行單機優(yōu)化，變壓器有效成本分別降低了2.83﹪和1.79﹪；以系列號SC9-50/10四個規(guī)格變壓器為例進行系列優(yōu)化，分別按照不同的權(quán)重來進行系列優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化方案1時，總成本下降了3.26﹪；優(yōu)化方案2時，總成本下降了3.1﹪?？梢姡_到了預期效果，干式變壓器成本有效降低。
標簽： CAD 干式變壓器 優(yōu)化設(shè)計
上傳時間： 2013-07-23
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電纜偏心嚴重影響電纜的質(zhì)量，因此在電纜生產(chǎn)時必須要進行偏心檢測。該文針對目前我國電纜偏心檢測技術(shù)落后的現(xiàn)狀，提出采用電渦流檢測方法來研制可以對電纜進行在線實時偏心檢測的自動化系統(tǒng)，并對此項檢測技術(shù)進行了詳細研究。 該文先從偏心傳感器、數(shù)據(jù)采集器和上位機系統(tǒng)三大部分對電渦流式電纜偏心檢測系統(tǒng)進行了整體設(shè)計。完成了偏心傳感器探頭的設(shè)計并解決了偏心傳感器振蕩電路的電源供應(yīng)問題和信號從旋轉(zhuǎn)部件到靜止部件的傳輸問題。以TLC2543A/D轉(zhuǎn)換器和AT89C52單片機為核心器件設(shè)計了數(shù)據(jù)采集器，完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，并通過RS-232串行通訊把采樣數(shù)據(jù)傳輸給PC機。利用VisualBasic語言開發(fā)了軟件系統(tǒng)，對接收的數(shù)據(jù)進行了處理并對結(jié)果進行了輸出顯示。 為了提高檢測系統(tǒng)的精度，系統(tǒng)中采用了模擬濾波器和數(shù)字濾波器。根據(jù)檢測系統(tǒng)中信號的特點，分別確定了模擬濾波器和數(shù)字濾波器的性能指標，設(shè)計了抗混疊的3階巴特沃思模擬濾波器和5階橢圓型ⅡR低通數(shù)字濾波器，并采用適當?shù)姆椒ㄟM行了實現(xiàn)。在靜態(tài)的電纜偏心檢測實驗系統(tǒng)中對濾波器的性能進行了驗證。 偏心傳感器是檢測系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它的性能至關(guān)重要。該文通過構(gòu)造的靜態(tài)實驗系統(tǒng)對偏心傳感器的性能進行了研究，分析了被測電纜線芯直徑、檢測線圈的匝數(shù)和檢測探頭的尺寸對偏心傳感器性能的影響。
上傳時間： 2013-06-19
上傳用戶：yt1993410
無刷直流電機是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來的一種新型機電一體化電機.隨著無刷直流電機在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其常用的帶位置傳感器控制方法顯露出了越來越多的局限性,而無位置傳感器控制方法,特別是"反電勢法"無位置傳感器控制方法則漸漸受到了人們的青睞.論文在詳細介紹了"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機控制原理的基礎(chǔ)上,對"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)的核心部分——反電勢過零檢測電路的設(shè)計進行了詳細的分析和研究,給出了設(shè)計中幾個關(guān)鍵之所在.另外,論文以變頻空調(diào)壓縮機用無刷直流電機為樣機,設(shè)計了一套基于"反電勢法"的無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908MR32單片機為核心.文中介紹了系統(tǒng)的各個組成部分,給出了相應(yīng)的抗干擾措施."三段式"起動技術(shù)是"反電勢法"控制中常用的起動方法,也是"反電勢法"控制中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié).文中對"三段式"起動技術(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進行了詳細的分析和討論,指出了各部分的難點,給出了相應(yīng)的解決方法."反電勢法"控制中不可避免的會存在轉(zhuǎn)子位置誤差,論文對這種誤差產(chǎn)生的原因進行了分析,提出了減少轉(zhuǎn)子位置誤差的方法.論文還介紹了"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機控制中幾種常用的數(shù)字濾波算法,給出了該控制系統(tǒng)中采用這些算法的程序源代碼.在控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上,論文介紹了"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)的調(diào)試運行過程,討論了調(diào)試中出現(xiàn)的問題并提出了解決方法.最后,文中給出了系統(tǒng)運行中的電壓、反電勢過零點等信號的實測波形.調(diào)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,具有良好的調(diào)速性能,達到了預期的效果.
上傳時間： 2013-06-09
上傳用戶：shanml
無刷直流電機是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和高性能永磁材料的出現(xiàn)而迅速發(fā)展起來的一種新型機電一體化電機。隨著無刷直流電機在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，無位置傳感器控制方法的優(yōu)勢越來越明顯，特別是“反電勢法”無刷直流電機控制方法已經(jīng)發(fā)展成為最實用的無位置傳感器控制方法。 論文在介紹常用的無位置傳感器無刷直流電機控制方法的基礎(chǔ)上，詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理。深入研究了兩種反電勢過零檢測方法，采用“直接反電勢法”設(shè)計了反電勢過零檢測電路。該方法不需要引出電機中性點，通過選擇PWM和導通控制策略，就能直接從電機端電壓獲得反電勢過零點信號。它避免了開關(guān)高頻調(diào)制產(chǎn)生的干擾，不需要對端電壓進行濾波。建立了基于PSPICE軟件的仿真模型并對其進行了仿真驗證。以按摩椅用無刷直流電機為樣機，設(shè)計了“直接反電勢法”無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細介紹了電路各個組成部分，同時給出了控制系統(tǒng)中所采用的軟硬件抗干擾措施。 論文介紹了“直接反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術(shù)，對“三段式”起動技術(shù)中轉(zhuǎn)子預定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進行了詳細的分析，并圍繞“三段式”起動技術(shù)詳細介紹了“直接反電勢法”控制軟件設(shè)計流程。 最后，通過實驗驗證了這種方法的可行性和正確性。
標簽： 電勢 無刷直流電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-24
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高速電機由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲能、電動工具、空氣壓縮機、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無刷直流電機由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，因此特別適合高速運行。高速永磁無刷直流電機是目前國內(nèi)外研究的熱點，其主要問題在于：（1）轉(zhuǎn)子機械強度和轉(zhuǎn)子動力學；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對高速永磁無刷直流電機主要問題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導變化所產(chǎn)生的。首先通過優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開口和氣隙長度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗；通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來減小電流時間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動力學進行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統(tǒng)，進行了空載和負載實驗研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺電機的定子結(jié)構(gòu)進行了對比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對解析計算結(jié)果加以驗證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機中含有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口和氣隙長度對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機轉(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、高速永磁無刷直流電機額定運行時的電流波形中含有大量的時間諧波分量，其中5次和7次時間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護環(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)，對于本文設(shè)計的高速永磁無刷直流電機，當永磁體分塊數(shù)大于12時，永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗；反之，永磁體分塊會使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機械強度，在永磁體表面通常包裹一層高強度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導率的包裹材料對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護環(huán)和永磁體之間增加一層電導率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導電性，其產(chǎn)生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護環(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，當銅環(huán)的厚度達到6次時間諧波的透入深度時，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機尺寸，設(shè)計了兩臺電感值不同的高速永磁無刷直流電機，通過研究表明：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、研究了高速永磁無刷直流電機的電磁設(shè)計和轉(zhuǎn)子動力學問題。對比分析了平行充磁和徑向充磁對高速永磁無刷直流電機性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對兩種結(jié)構(gòu)進行了轉(zhuǎn)子動力學分析，實驗研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到40，000rpm以上時，保護環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動平衡，導致電機運行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統(tǒng)，進行了空載和負載實驗研究。對比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對轉(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)時的1/2；斬波控制會引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計算繞組反電勢系數(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。采用簡化的暫態(tài)溫度場有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實驗計算結(jié)果基本吻合，驗證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標簽： 無刷直流 電機轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時間： 2013-05-18
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電子式互感器與傳統(tǒng)電磁式互感器相比，在帶寬、絕緣和成本等方面具有優(yōu)勢，因而代表了高電壓等級電力系統(tǒng)中電流和電壓測量的一種極具吸引力的發(fā)展方向。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和電力市場中競爭機制的形成，電子式互感器成為人們研究的熱點；越來越多的新技術(shù)被引入到電子式互感器設(shè)計中，以提高其工作可靠性，降低運行總成本，減小對生態(tài)環(huán)境的壓力。本文圍繞電子式互感器實用化中的關(guān)鍵技術(shù)而展開理論與實驗研究，具體包括新型傳感器、雙傳感器的數(shù)據(jù)融合算法、數(shù)字接口、組合式電源、低功耗技術(shù)和自監(jiān)測功能的實現(xiàn)等。 目前電子式電流互感器(ECT)大多數(shù)采用單傳感器開環(huán)結(jié)構(gòu)，對每個環(huán)節(jié)的精度和可靠性的要求都很高，嚴重制約了ECT整體性能的提高，影響其實用化。本文介紹了新型傳感器～鐵心線圈式低功率電流傳感器(LPET)和印刷電路板(PCB)空心線圈及其數(shù)字積分器，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種基于LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)的新型電流傳感器。該結(jié)構(gòu)具有并聯(lián)的特點，結(jié)合了這兩種互感器的優(yōu)點，采用數(shù)據(jù)融合算法來處理兩路信號，實現(xiàn)高精度測量和提高系統(tǒng)可靠性，并探索出辨別LPET飽和的新方法。試驗和仿真結(jié)果表明，這種新型電流傳感器可以覆蓋較大的電流測量范圍，達到IEC 60044-8標準中關(guān)于測量(幅值誤差)、保護(復合誤差)和暫態(tài)響應(yīng)(峰值)的準確度要求，能夠作為多用途電流傳感器使用。 在電子式電壓互感器方面，基于精密電阻分壓器的新型傳感器在原理、結(jié)構(gòu)和輸出信號等方面與傳統(tǒng)的電壓互感器有很大不同，本文設(shè)計了一種可替代10kV電磁式電壓互感器的精密電阻分壓器。通過試驗研究與計算分析，得出其性能主要受電阻特性和雜散電容的影響，并給出了減小其誤差的方法。測試結(jié)果表明，設(shè)計的10kV精密電阻分壓器的準確度滿足IEC 60044-7標準要求，可達0.2級。 電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù)之一是內(nèi)部的數(shù)字化以及其標準化接口，本文以10kV組合型電子式互感器為對象設(shè)計了一種實用化的數(shù)字系統(tǒng)。以精密電阻分壓器作為電壓傳感器，電流傳感器則采用基于數(shù)據(jù)融合算法的LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)。本文首先解決了互感器間的同步與傳感器間的內(nèi)部同步問題，進而依照IEC61850-9-1標準，實現(xiàn)了組合型電子式互感器的100M以太網(wǎng)接口。 電子式電流互感器在高電壓等級的應(yīng)用研究中，ECT高壓側(cè)的電源問題是關(guān)鍵技術(shù)之一。論文首先分析了兩種電源方案：取電CT電源和激光電源。取電CT電源通過一個特制的電流互感器(取電CT)，直接從高壓側(cè)母線電流中獲取電能。在取電CT和整流橋之間設(shè)計一個串聯(lián)電感，大大降低了施加在整流橋上的的感應(yīng)電壓并限制了取電CT的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護后續(xù)電路的作用。激光電源方案以先進的光電轉(zhuǎn)換器、半導體激光二極管和光纖為基礎(chǔ)，單獨一根上行光纖同時完成供能和控制信號的傳輸，在不影響光供能穩(wěn)定性的情況下，數(shù)據(jù)通信完成在短暫的供能間隔中。在高電位端控制信號通過在能量變換電路中增加一個比較器電路被提取出來。本文還提出了一種將兩種供能方式結(jié)合使用的組合電源，并設(shè)計了這兩種電源之間的切換方法，解決了取電CT電源的死區(qū)問題，延長了激光器的使用壽命。作為綜合應(yīng)用實例，設(shè)計并完成了以LPCT為傳感器、由組合電源供能、采用低功耗技術(shù)的高壓電子式電流互感器?；ジ衅鞲邏簜?cè)的一次轉(zhuǎn)換器能夠提供兩路傳感器數(shù)據(jù)通道，并且具有溫度補償和采集通道的自校正功能，在更寬溫度、更大電流范圍內(nèi)保證了極高的測量精度：互感器低電位端的二次轉(zhuǎn)換器具有數(shù)字和模擬接口，可以接收數(shù)據(jù)并發(fā)送命令來控制一次轉(zhuǎn)換器，包括同步和校正命令在內(nèi)的數(shù)據(jù)信號可以通過同一根供能光纖傳送到一次轉(zhuǎn)換器。該互感器具有在線監(jiān)測功能，這種預防性維護和自檢測功能夠提示維護或提出警告，提高了可靠性。系統(tǒng)測試表明：具有低功耗光纖發(fā)射驅(qū)動電路的一次轉(zhuǎn)換器平均功耗在40mw以下：上行光纖中通信波特率可以達到200kb/s，下行光纖中更是高達2Mb/s；系統(tǒng)準確度同時滿足IEC6044-8標準對0.2S級測量和5TPE級保護電子式互感器的要求。
上傳時間： 2013-06-09
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電流互感器是電力系統(tǒng)中最重要的高壓設(shè)備之一。它被廣泛應(yīng)用于繼電保護、系統(tǒng)監(jiān)測、電力系統(tǒng)分析之中，關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全性與可靠性。隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量和數(shù)字化方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器很難滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的進一步要求。因此，研究基于計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)及數(shù)字處理技術(shù)的以電子式電流互感器(ECT)為代表的、新型的高精度電流互感器成了大勢所趨。在電子式電流互感器的應(yīng)用研究中，ECT高壓側(cè)的電源問題是關(guān)鍵技術(shù)之一。 本文對國內(nèi)外電子式電流互感器發(fā)展的現(xiàn)狀進行了描述，并對已有的電子式電流互感器的高壓側(cè)供能方式進行了總結(jié)。論文根據(jù)本課題組所研究的電子式電流互感器的特點，對電子式電流互感器的高壓側(cè)供能系統(tǒng)的設(shè)計進行了研究，提出一種將兩種供能方式結(jié)合使用的組合電源，并設(shè)計了這兩種電源之間的切換方法。 本文首先設(shè)計了一種應(yīng)用于高壓電子式電流互感器的數(shù)字化激光電源，包括大功率激光器的驅(qū)動電路、基于16位低功耗單片機MSP430的過流保護電路和恒溫控制電路、輸入電路、顯示電路、以及高壓側(cè)變換電路。其供能部分由低電位側(cè)的大功率激光光源產(chǎn)生激光輸出，經(jīng)光纖將激光能量傳輸?shù)竭_高電位側(cè)的光電池，再由光電池進行光功率到電功率的光電變換后，形成滿足光電電流互感器傳感頭部分所需的電壓輸出。實驗結(jié)果表明，該電源可以提供穩(wěn)定的6V電壓，其功率不少于300mW。 本文又設(shè)計了了一種應(yīng)用于高壓側(cè)電子裝置中的CT電源方案：通過一個特制的電流互感器(CT)，直接從高壓側(cè)一次母線電流獲取電能，憑借在CT和整流橋之間串聯(lián)的一個電感，大大降低了施加在整流橋上的的感應(yīng)電壓并限制了CT的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護后續(xù)電路的作用。實驗結(jié)果表明，該電源能輸出穩(wěn)定的5V直流電壓，紋波不超過25mV。 最后，本文提出了一種將兩種供能方式結(jié)合使用的組合電源，并設(shè)計了這兩種電源之間的切換方法，解決了取電CT電源的死區(qū)問題，延長了激光器的使用壽命。
上傳時間： 2013-06-05
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