該文介紹了一種新型高壓發(fā)電機(jī)電力發(fā)生器,它無需升壓變壓器即可直接連接到電網(wǎng),其定子采用多層同心式繞組,槽內(nèi)導(dǎo)體為高壓電纜,高壓電纜的引入克服了傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)輸出電壓不能高于36kV的限制;并簡(jiǎn)要介紹了這種發(fā)電機(jī)的全新設(shè)計(jì)與應(yīng)用前景;最后針對(duì)電力發(fā)生器不同于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu),借助有限元分析軟件進(jìn)行了端部的建模、端部磁場(chǎng)、端部漏抗與端部電磁力的求解.文中圍繞一模型樣機(jī),首先介紹了三維渦流場(chǎng)計(jì)算與利用磁場(chǎng)儲(chǔ)能進(jìn)行參數(shù)計(jì)算的理論基礎(chǔ).之后進(jìn)行了對(duì)定子端部區(qū)域的建模,由于電力發(fā)生器采用多層同心式繞組,其端部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,這對(duì)模型的建立、剖分都帶來了相當(dāng)大的難度.為了達(dá)到簡(jiǎn)化分析計(jì)算的目的,我們對(duì)所求解的實(shí)際模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理,并闡述了簡(jiǎn)化的理論根據(jù).在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)介紹了如何利用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行具體分析計(jì)算,包括網(wǎng)格剖分、電流加載及邊界條件的處理.最后得出了端部磁場(chǎng)矢量分布圖,端部漏抗值及端部繞組的電磁力分布規(guī)律.該文采用了簡(jiǎn)化模型的方法進(jìn)行計(jì)算,為了驗(yàn)證簡(jiǎn)化的合理性,我們進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證.結(jié)果表明,文中所采用的簡(jiǎn)化方法是合理的.該文所進(jìn)行端部磁場(chǎng)、端部漏抗及端部電磁力計(jì)算,為進(jìn)一步分析其他工況下電力發(fā)生器端部電磁力及振動(dòng)提供了參考.
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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直流電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)動(dòng)效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),但傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)均采用電刷,以機(jī)械方法進(jìn)行換向,因而存在致命弱點(diǎn),再加上制造成本高及維修困難等缺點(diǎn),從而限制了它的應(yīng)用范圍.近年來隨著永磁材料、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展而成熟起來的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)(Brushless Direct Current Motor-BIDCM)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低且可靠性高的特點(diǎn),因而得到了廣泛的應(yīng)用.該文研究的對(duì)象是由兩套三相無刷直流電動(dòng)機(jī)組成的六相無刷直流電動(dòng)機(jī),每套繞組三相對(duì)稱,兩套繞組對(duì)應(yīng)相之間相差30°電角度.重點(diǎn)研究六相無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和系統(tǒng)的可靠性.在分析無刷直流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上,闡述了三相無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因,在此基礎(chǔ)上提出六相無刷直流電動(dòng)機(jī).分析結(jié)果表明,六相無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)于三相無刷直流電機(jī),并且系統(tǒng)的可靠性也較高.該文對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理進(jìn)行了詳盡的分析,建立了三相和六相無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型.并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相和六相無刷直流電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)仿真模型.該系統(tǒng)仿真模型采用雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為電流環(huán)(采用滯環(huán)調(diào)節(jié)),外環(huán)為速度環(huán)(采用PI調(diào)節(jié)).對(duì)所得的仿真結(jié)果進(jìn)行分析,表明與理論分析相吻合,證明了六相無刷直流電動(dòng)機(jī)仿真模型的正確性.對(duì)兩套繞組可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明六相無刷直流電動(dòng)機(jī)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力.由此得出結(jié)論,該文提出的六相無刷直流電動(dòng)機(jī)方案是可行的.由于繞組在電機(jī)的結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)重要的位置,該文利用槽號(hào)相位表,設(shè)計(jì)了三相和六相無刷直流電動(dòng)機(jī)的繞組.對(duì)槽號(hào)的分配,線圈的連接作了詳細(xì)地說明.該文還對(duì)三相和六相無刷直流電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁勢(shì)進(jìn)行了諧波分析,分析結(jié)果表明了六相無刷直流電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁勢(shì)高次諧波含量要少于三相無刷直流電動(dòng)機(jī).
標(biāo)簽： 六相 無刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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本文在分析干式電力變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和電場(chǎng)分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了四種電場(chǎng)分析模型：二維和三維高壓繞組電場(chǎng)分析模型、二維和三維端部電場(chǎng)分析模型。以SG10型H級(jí)絕緣空氣自冷干式變壓器為具體分析對(duì)象，采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)四個(gè)電場(chǎng)模型進(jìn)行了有限元建模，并完成了有限元分析，得出相應(yīng)的干式電力變壓器絕緣的電場(chǎng)強(qiáng)度和分布分析結(jié)果。 在深入理解ANSYS有限元分析軟件接口的基礎(chǔ)上，編寫了以APDL參數(shù)化語言為基礎(chǔ)的命令流程序，并采用C++Builder6.0軟件編寫了實(shí)現(xiàn)模型修改和結(jié)果顯示的程序，完成了干式電力變壓器電場(chǎng)有限元分析系統(tǒng)的開發(fā)。應(yīng)用該軟件，用戶可以對(duì)四個(gè)模型的絕緣結(jié)構(gòu)尺寸、介電常數(shù)等參數(shù)直接進(jìn)行修改，在調(diào)用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析后，可以得到非常直觀的相應(yīng)干式電力變壓器絕緣的電場(chǎng)強(qiáng)度和分布結(jié)果，包括顯示電場(chǎng)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度值及其位置，以及用圖像方式顯示模型的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量圖利分布云圖。本文工作對(duì)于研究干式電力變壓器的電場(chǎng)分布以及絕緣合理設(shè)計(jì)具有工程意義。
標(biāo)簽： 電力變壓器 有限元分析 電場(chǎng)
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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隨著電力電子器件、永磁材料、微機(jī)、新型控制理論和電機(jī)理論的發(fā)展，無刷直流電機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，近年來在各種驅(qū)動(dòng)、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣應(yīng)用。大功率無刷直流電機(jī)在國(guó)外已經(jīng)成功應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)效率、可靠性要求較高的場(chǎng)合，在國(guó)內(nèi)，近年來也引起了廣泛興趣。本課題對(duì)大功率無刷直流電機(jī)進(jìn)行預(yù)研，以兩臺(tái)無刷直流電機(jī)樣機(jī)為研究對(duì)象進(jìn)行分析和電磁設(shè)計(jì)研究。首先計(jì)及電樞繞組電感，從分析換相過程入手，建立了三相星型六狀態(tài)工作模式下，電壓源型無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并基于此模型，通過仿真和實(shí)驗(yàn)，對(duì)該種無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)、反電勢(shì)系數(shù)、機(jī)械特性和電樞等效電阻等進(jìn)行了深入研究，分析表明電樞繞組電感對(duì)上述各系數(shù)和特性存在較大影響，因此在大功率無刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)和分析中，電樞繞組電感必須予以考慮。其次，本文對(duì)等效磁路法、電磁場(chǎng)有限元法和等效磁網(wǎng)絡(luò)法以及它們?cè)跓o刷直流電機(jī)電磁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了比較研究，提出了采用有限元法計(jì)算漏磁系數(shù)、計(jì)算極弧系數(shù)、電樞計(jì)算長(zhǎng)度和氣隙系數(shù)，然后把它們應(yīng)用到等效磁路法中進(jìn)行空載特性計(jì)算，而采用電磁場(chǎng)有限元法分析負(fù)載特性的場(chǎng)路結(jié)合法。以此為基礎(chǔ)，編制了無刷直流電機(jī)電磁設(shè)計(jì)軟件，并將其應(yīng)用于兩臺(tái)樣機(jī)的設(shè)計(jì)，通過與電磁場(chǎng)有限元法計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性。最后對(duì)兩臺(tái)樣機(jī)的電樞反應(yīng)及其影響進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，分析發(fā)現(xiàn)q軸電樞反應(yīng)是影響切向磁化結(jié)構(gòu)的無刷直流電機(jī)性能的主要因素，設(shè)計(jì)中需采取措施抑制q軸電樞反應(yīng)的影響。
標(biāo)簽： 大功率 分 無刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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。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，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(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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傳統(tǒng)的直流電機(jī)一直在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于其本身固有的機(jī)械換向器和電刷導(dǎo)致電機(jī)容量有限、噪音大和可靠性不高，因而迫使人們探索低噪音、高效率并且大容量的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而成熟起來的直流無刷電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特點(diǎn)，從而使其極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機(jī)成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流。 模糊控制器具有魯棒性好、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。論文提出了基于轉(zhuǎn)速環(huán)模糊邏輯控制理論的直流無刷電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，保證了伺服控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動(dòng)態(tài)特性，因而滿足更多應(yīng)用場(chǎng)合的需要。 論文具體包括以下幾個(gè)部分工作： 首先，從電機(jī)本體和控制角度出發(fā)，闡述了直流無刷電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵性問題：電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。詳細(xì)分析了電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的各種原因，特別是分析了相電流換向所產(chǎn)生的紋波轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。 其次，本文對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理進(jìn)行了詳盡的分析，建立了三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)仿真模型。仿真模型采樣的是電機(jī)控制系統(tǒng)中常用的雙環(huán)系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)控制)。為了提高系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性，轉(zhuǎn)速外環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)器，電流內(nèi)環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)子位置通過直流無刷電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)檢測(cè)，仿真結(jié)果表明了該仿真模型控制系統(tǒng)與理論分析完全吻合，從而證明了模型的有效性。 然后，初步設(shè)計(jì)了伺服系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)圖。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為整個(gè)控制電路的核心芯片，一臺(tái)40w的直流無刷電機(jī)作為被控對(duì)象，完成了伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制。 最后，對(duì)未來的工作給予了展望，并對(duì)全文的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)。
標(biāo)簽： DSP 直流無刷電機(jī) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)因其高效性和實(shí)用性正受到越來越多的關(guān)注，有著良好的發(fā)展前景。本文致力于研究變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，從分析其運(yùn)行機(jī)理入手，比較了定槳距、變槳距和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的區(qū)別，選定雙饋式變速恒頻方案：它在低風(fēng)速階段主要進(jìn)行變槳距調(diào)節(jié)追求最大風(fēng)能捕獲，高風(fēng)速時(shí)通過控制雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的電流，達(dá)到定子輸出恒頻和有功、無功的獨(dú)立調(diào)節(jié)。變槳距風(fēng)力機(jī)作為風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，它與風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源的匹配問題直接影響到了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行特性。本文以風(fēng)能理論為基礎(chǔ)，探討了風(fēng)力機(jī)組設(shè)備的選型問題，建立起風(fēng)速和風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。雙饋異步電機(jī)是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心。本文分析了其基本運(yùn)行特點(diǎn)，指出雙饋發(fā)電機(jī)具有普通交流電機(jī)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)；研究了穩(wěn)態(tài)電路和功率平衡關(guān)系，并詳細(xì)推導(dǎo)出M-T-0坐標(biāo)系下的5階狀態(tài)方程，建立起定子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了定子有功和無功的解耦控制，使電機(jī)控制簡(jiǎn)單化。變頻器是雙饋電機(jī)實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行的關(guān)鍵，本文選定了六脈波交-交變頻器作為勵(lì)磁電源。通過對(duì)其主電路結(jié)構(gòu)、余弦交截法和觸發(fā)脈沖產(chǎn)生原理等的進(jìn)一步分析，建立起六脈波交-交變頻器的數(shù)學(xué)模型，并處理了與變頻器與發(fā)電機(jī)的接口問題。最后，利用Matlab6.5/Simulink5.0仿真軟件，建立了系統(tǒng)各組成部分的仿真模型，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究。仿真結(jié)果表明，所建模型是正確的，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行特性。
標(biāo)簽： 變速恒頻 仿真研究 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-14
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動(dòng)力傳動(dòng)中的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)往往是通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在傳動(dòng)裝置的作用下實(shí)現(xiàn)的。因此，頻繁的高速和低速的傳遞運(yùn)動(dòng)裝置的較好選擇是直線開關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM)。但是，這種電機(jī)很少得到運(yùn)用，這是因?yàn)長(zhǎng)SRM的數(shù)學(xué)模型很難準(zhǔn)確建立，它的固有的牽引力脈動(dòng)(類似于旋轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng))也很難克服，因而控制起來比較困難。隨著電力電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，直線開關(guān)磁阻電機(jī)以其簡(jiǎn)單結(jié)實(shí)的電機(jī)結(jié)構(gòu)、優(yōu)越的性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，近年來受到學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注，不少大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都開展了研究工作，取得了一定的成就。本文在“通過先進(jìn)的控制策略簡(jiǎn)化機(jī)械裝置”的指導(dǎo)思想下，結(jié)合目前國(guó)際學(xué)術(shù)界的最新研究成果，對(duì)直線開關(guān)磁阻電機(jī)的理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真進(jìn)行了一系列的研究。 本文從最基本的理論公式推導(dǎo)出直線開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體參數(shù)進(jìn)行電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了各參數(shù)的靜態(tài)特性，推導(dǎo)出動(dòng)態(tài)方程和傳遞函數(shù)，建立了非線性動(dòng)態(tài)模型，利用該模型進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析，給出仿真結(jié)果；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提出了一種簡(jiǎn)單可行的參數(shù)選擇方法。仿真結(jié)果表明，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能明顯提高。在分析常用功率變換器的基礎(chǔ)上，引進(jìn)軟開關(guān)技術(shù)，用來降低電機(jī)的損耗和脈動(dòng)。采用TMS320VC33進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，給出了與DSP相連接的相關(guān)檢測(cè)電路。 為了降低和消除開關(guān)磁阻電機(jī)的脈動(dòng)和噪聲，本文利用滑模變結(jié)構(gòu)控制具有快速響應(yīng)和對(duì)外部變化不靈敏等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了LSRM滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，其效果明顯。 本文研究的目的在于把直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)和開關(guān)磁阻電機(jī)的原理和控制方式結(jié)合起來，對(duì)直線開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行深入的分析，并在動(dòng)態(tài)特性上進(jìn)行較多的理論和仿真分析，在保持開關(guān)磁阻電機(jī)固有的優(yōu)點(diǎn)上，進(jìn)一步簡(jiǎn)化電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使之能在一些特殊場(chǎng)合使用，以提高整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。 研究結(jié)果表明，直線開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，控制策略相對(duì)成熟，因而直線開關(guān)磁阻電機(jī)的研究和推廣運(yùn)用是很有前途的。
標(biāo)簽： 直線 開關(guān)磁阻電機(jī) 控制
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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開關(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(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(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)汽車重大專項(xiàng)：“EQ6110HEV混合動(dòng)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(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： 開關(guān)磁阻電機(jī) 減 降噪
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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《基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)——時(shí)頻分析》書本里的源代碼
標(biāo)簽： MATLAB 系統(tǒng)分析 時(shí)頻分析
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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