高速電機由于轉速高、體積小、功率密度高,在渦輪發電機、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲能、電動工具、空氣壓縮機、分子泵等許多領域得到了廣泛的應用。永磁無刷直流電機由于效率高、氣隙大、轉子結構簡單,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外研究的熱點,其主要問題在于:(1)轉子機械強度和轉子動力學;(2)轉子損耗和溫升。本文針對高速永磁無刷直流電機主要問題之一的轉子渦流損耗進行了深入分析。轉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生的。首先通過優化定子結構、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生的轉子渦流損耗;通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環的方法來減小電流時間諧波引起的轉子渦流損耗。其次對轉子充磁方式和轉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,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構、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機轉子渦流損耗的影響。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構進行了對比,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,然后采用計及轉子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉子渦流損耗,通過有限元仿真對解析計算結果加以驗證。結果表明:3槽集中繞組結構的電機中含有2次、4次等偶數次空間諧波分量,該諧波分量在轉子中產生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長度對轉子渦流損耗的影響,在空載和負載狀態下的研究結果均表明:隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小,轉子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機轉子渦流損耗的角度考慮,2極6槽的定子結構優于2極3槽結構。 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倍轉子角速度相對轉子旋轉,11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉子角速度相對轉子旋轉,這些諧波分量與轉子異步,在轉子保護環、永磁體和轉軸中產生大量的渦流損耗,是轉子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對轉子渦流損耗的影響,分析表明:永磁體的分塊數和透入深度有關,對于本文設計的高速永磁無刷直流電機,當永磁體分塊數大于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子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用,在轉子保護環和永磁體之間增加一層電導率高的銅環。有限元分析表明:盡管銅環中會產生渦流損耗,但正是由于銅環良好的導電性,其產生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量,使永磁體、轉軸以及保護環中的損耗顯著下降,整體上降低了轉子渦流損耗。分析了不同的銅環厚度對轉子渦流損耗的影響,研究表明轉子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環厚度的增加而減小,當銅環的厚度達到6次時間諧波的透入深度時,轉子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機尺寸,設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子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機的電磁設計和轉子動力學問題。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,結果表明:平行充磁優于徑向充磁。設計并制作了兩種不同結構的轉子:單端式軸承支撐結構和兩端式軸承支撐結構。對兩種結構進行了轉子動力學分析,實驗研究表明:由于轉子設計不合理,單端式軸承支撐結構的轉子轉速達到40,000rpm以上時,保護環和定子齒部發生了摩擦,破壞了轉子動平衡,導致電機運行失敗,而兩端式軸承支撐結構的轉子成功運行到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,進行了空載和負載實驗研究。對比研究了PWM電流調制和銅屏蔽環對轉子損耗的影響,研究表明:銅屏蔽環能有效的降低轉子渦流損耗,使轉子損耗減小到不加銅屏蔽環時的1/2;斬波控制會引入高頻電流諧波分量,使得轉子渦流損耗增加。通過計算繞組反電勢系數的方法,得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環和不帶銅屏蔽環轉子永磁體溫度。采用簡化的暫態溫度場有限元模型分析了轉子溫升,有限元分析和實驗計算結果基本吻合,驗證了銅屏蔽環的有效性。
上傳時間: 2013-05-18
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隨著電力電子技術的迅速發展,電力電子裝置正在向著高頻化、大容量、小體積的方向發展,其電磁環境也變得更為復雜,隨之帶來的輻射電磁干擾也日益嚴重。在電力電子裝置設計初期開展電磁兼容數值仿真和預測對解決復雜的電磁干擾問題意義重大。 本文介紹了國內外電力電子裝置電磁兼容的研究現狀。針對電力電子裝置電磁兼容的復雜性,討論了使用仿真軟件進行電力電子裝置電磁兼容分析的策略,主要面向電源印制電路板(PCB)、控制箱和變流器機柜全波電磁仿真的具體應用進行了研究。 首先對PCB電源板進行電磁兼容預測。采用軟件Protel99SE和CST微波工作室(R)(CST MICROWAVE STUDIO(R),簡稱CST MWS(R))相結合進行分析,得到.PCB板的表面電流和電場分布圖。根據分布圖,分析電源板的輻射特性,提出提高PCB電磁兼容性的優化設計的設想,在PCB設計過程中加入對PCB電磁兼容性分析的場仿真,使PCB的電磁兼容分析有一個直觀的參照物,有助于指導PCB的布局布線,對PCB優化設計,提高產品性能有重要作用。根據仿真結果將PCB電源板近似等效成電偶極子模型。 其次應用CST MICROSTRIPESTM軟件計算控制箱的屏蔽效能,并在控制箱插入PCB電源板后進行輻射特性分析。 最后應用全波電磁仿真軟件CST MWS(R)對變流器機柜進行電磁輻射干擾瞬態仿真,分析過程中考慮到了IGBT的開關尖峰、線纜和易產生干擾的電子元器件以及整個機箱機柜。運用線性網絡理論對仿真結果進行標定,由此提出改進措施—采用unit cell和微擾理論設計屏蔽網,有效地抑制了電磁輻射。
上傳時間: 2013-04-24
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EMC工程師必須具備的八大技能,產品內部的EMC設計技巧,電磁干擾的屏蔽方法等等
上傳時間: 2013-04-24
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脈沖電暈法煙氣脫硫脫硝技術是利用電暈放電產生的高能電子與中性分子碰撞,產生自由基和活性粒子,在有氨加入的條件下,將SO2、NOx轉化為硫銨和硝銨。根據現有脈沖電暈法電源設備不能大規模工業化實踐應用的缺點,設計了一種新型的高頻高壓交直流疊加的脫硫脫硝電源。 本文重點介紹了交、直流電源的工作原理,對電源中的串聯諧振情況進行了具體的分析,交流電源采用串聯負載串聯諧振的工作方式,直流電源采用并聯負載串聯諧振的工作方式。通過變壓器升壓和諧振升壓,可使交流電壓的上升率大于200V/us,直流電壓可達到上萬伏。同時計算了電源的主要參數,為實驗打下基礎。為了進一步提高交流電壓的頻率,針對感性負載,采用全橋移相軟開關控制策略,為開關器件提供零電壓關斷條件。通過理論分析、仿真及實驗對軟、硬開關過程及損耗進行比較,證明軟開關對提高開關頻率的促進作用。 為方便對交、直流電壓幅值進行調節,設計了電源控制系統,采用兩個數字PID控制器,能同時對二者的幅值進行控制,并以液晶和鍵盤作為人機交互界面,方便用戶的操作。 交直流疊加的電源可以使反應器產生穩定、寬范圍、有效的流光。交流電壓使放電增強,產生的自由基多,氧化脫除量增加。直流基壓驅使正離子和電子離開流光通道,自由基分布更廣,與SO2等接觸面增加,增強脫硫脫硝效果。 本文也對脫硫脫硝系統的電磁干擾情況進行分析,并采用接地、屏蔽、隔離等方法提高系統的電磁兼容性能。
上傳時間: 2013-04-24
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EMC培訓課: 電磁兼容標準介紹(1) 接地設計技術(2) 濾波設計技術(3) 屏蔽設計技術(4) PCB電磁兼容設計(5)
上傳時間: 2013-05-16
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關于屏蔽、濾波、接地技術相關文件(馬老師課件)
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上傳時間: 2013-06-04
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一、EMC 工程師必須具備的八大技能 二、EMC 常用元件 三、EMI/EMC 設計經典 85 問 四、EMC 專用名詞大全 五、產品內部的 EMC 設計技巧 六、電磁干擾的屏蔽方法 七、電磁兼容(EMC)設計如何融入產品研發流程
上傳時間: 2013-04-24
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"立體聲音頻延長器面板型"是我公司自主獨立開發的產品.它使用五類或五類以上非屏蔽雙絞線作為傳輸介質,采用ABS塑膠外殼,接線簡單方便,發送端與音頻信號源連接,接收端連接到揚聲器.成對使用,抗干擾能力強,音頻可以傳輸300米遠的距離。無需外接電源。
上傳時間: 2013-05-16
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電液控制作為液壓控制的一個新分支,因為其本身的特點正得到越來越廣泛的應用。電液控制系統的發展對電液控制技術提出了更高的要求,這必將促進電液控制技術的發展。本文在教研室多年電液控制經驗的基礎上,提出開發通用型電液系統數字控制器。 通過對電液控制技術的研究,了解電液系統的一般構成,結合多個具體實例,本文提出數字式電液控制器概念,以ARM微處理器為硬件核心,采用多種智能控制算法解決電液系統閉環控制問題。 數字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微處理器LPC2292為硬件核心,配有高速AD、DA轉換器。硬件設計注重通用性,具有多種輸入、輸出通道,可以采集和輸出多種、多個模擬量信號和數字量信。具有多種通信接口,可以實現近距離監控或者遠距離操控。人機交互通道豐富,具有報警、狀態指示、參數顯示等功能。采用光電隔離、獨立電源、屏蔽外殼等措施保證控制器具有良好的穩定性、可靠性。軟件設計采用UC/OS-II嵌入式操作系統,內部集成多種智能控制算法,保證電液系統閉環控制取得良好的效果。開發模擬試驗系統,可以模擬電液系統現場的各種信號和閉環回路,實現實驗室調試。采用Visual Basic開發上位機軟件,配合控制器完成參數修改、保存,繪制實時監控曲線,控制硬件等功能。 控制器解決了電液系統多樣性難題,客服模擬控制的缺點。研發出模糊自整定PID算法,它成功解決了閉環控制過程中設定信號不斷變化的難題。經過多次現場調試,目前控制器已經成功應用于國內多家企業的輪胎耐久性試驗機和密煉機兩種電液系統,在這兩種系統中成功取代進口國外模擬控制器,并且控制效果好于國外模擬控制器。關鍵詞:電液系統;ARM7;UC/OS-II;模糊自整定
上傳時間: 2013-05-31
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輸電線路巡檢機器人是一種用于巡查輸電線路故障的自動裝置,巡線中采用機器人技術可以減輕作業強度、降低費用、提高巡檢質量。 本文采用PHILIPS公司的32位ARM處理器LPC2210為核心設計了巡線機器人運動控制器;采用NS公司的專用電機驅動芯片LMD18245設計了電機驅動部分;應用ProtelDXP設計了控制器及電機驅動電路的原理圖及PCB布線;針對機器人工作在架空輸電線路上,存在電磁干擾及雨雪天氣的影響,設計了控制器的屏蔽封裝,保證了控制器的穩定性;控制器電路結構采用了模塊化設計,從而使硬件系統具有良好的擴展性。
上傳時間: 2013-06-30
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