盤式永磁電機(jī)因其較高的轉(zhuǎn)矩密度和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，在各種驅(qū)動(dòng)、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣和應(yīng)用。本文針對(duì)盤式永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)展開研究，所做工作主要包括以下幾個(gè)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(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)電抗、槽漏抗等的計(jì)算公式，同時(shí)也給出了這些參數(shù)相應(yīng)的有限元計(jì)算方法，兩種計(jì)算結(jié)果基本一致。并且在對(duì)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(jì)算方法。 其次，采用了針對(duì)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(duì)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(dòng)。定量分析了不同定子槽口寬度對(duì)空載反電動(dòng)勢(shì)波形和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。 通過對(duì)盤式永磁電機(jī)的磁場(chǎng)分布特點(diǎn)的研究，編寫了分環(huán)法盤式永磁電機(jī)電磁設(shè)計(jì)程序。通過對(duì)樣機(jī)設(shè)計(jì)值與實(shí)驗(yàn)值比較，不斷對(duì)盤式永磁電動(dòng)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(gè)比較實(shí)用可靠的CAD軟件。 對(duì)盤式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子盤體進(jìn)行剛度計(jì)算，并且也對(duì)電機(jī)的定子進(jìn)行了固有頻率的計(jì)算，保證了電機(jī)的可靠運(yùn)行。 最后，在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)5kW的雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的盤式永磁同步電動(dòng)機(jī)樣機(jī)并做了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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本課題的研究工作主要圍繞機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)展開，所做的主要工作包括以下幾個(gè)部分： 首先，釹鐵硼永磁材料導(dǎo)電率較高、耐熱性能較差，當(dāng)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)諧波含量較大時(shí)，永磁體中就會(huì)感應(yīng)出渦流形成渦流損耗導(dǎo)致永磁體發(fā)熱。因此，有必要對(duì)轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)的渦流進(jìn)行計(jì)算和分析。本文分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)渦流產(chǎn)生的原因，建立渦流的數(shù)學(xué)模型并推導(dǎo)出永磁體渦流損耗的計(jì)算公式。用ANSOFT有限元軟件建立電動(dòng)機(jī)的物理模型進(jìn)行電磁場(chǎng)求解，結(jié)合路的計(jì)算公式算出永磁體的渦流損耗。 其次，運(yùn)行平穩(wěn)性是伺服電動(dòng)機(jī)的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，而轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的大小直接影響運(yùn)行平穩(wěn)性。本文分析了機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)產(chǎn)生的原因，運(yùn)用轉(zhuǎn)矩波動(dòng)計(jì)算公式結(jié)合ANSOFT有限元軟件，計(jì)算比較相同功率、相同極數(shù)不同槽數(shù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)情況。通過比較計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)百分比的大小，選擇所設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的極槽配合，以提高機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。 最后，完成機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)尺寸以及電磁參數(shù)的選取，利用有限元軟件，分析計(jì)算氣隙長度變化對(duì)失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和永磁體用量的影響，以及永磁體寬度對(duì)氣隙磁密波形的影響，以此合理選擇氣隙長度和永磁體的寬度，使電動(dòng)機(jī)的性能更優(yōu)良。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)0.9kW，8極36槽的機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)樣機(jī)，并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，電機(jī)的性能指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的要求，證明了電機(jī)設(shè)計(jì)過程理論分析計(jì)算的正確性。
標(biāo)簽： 交流伺服 電動(dòng)機(jī) 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲(chǔ)能、電動(dòng)工具、空氣壓縮機(jī)、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(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無刷直流電機(jī)是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，其主要問題在于：（1）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)主要問題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時(shí)間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導(dǎo)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(dǎo)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(shí)間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對(duì)轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計(jì)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(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對(duì)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(tái)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)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(jì)及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場(chǎng)影響的解析模型計(jì)算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對(duì)解析計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)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(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負(fù)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(jī)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(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電流波形中含有大量的時(shí)間諧波分量，其中5次和7次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護(hù)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(duì)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(duì)于本文設(shè)計(jì)的高速永磁無刷直流電機(jī)，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時(shí)，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(huì)使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，在永磁體表面通常包裹一層高強(qiáng)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(dǎo)率的包裹材料對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場(chǎng)的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場(chǎng)抵消了氣隙磁場(chǎng)的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)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(duì)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(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時(shí)間諧波的透入深度時(shí)，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對(duì)于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計(jì)了兩臺(tái)電感值不同的高速永磁無刷直流電機(jī)，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(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問題。對(duì)比分析了平行充磁和徑向充磁對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計(jì)并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：?jiǎn)味耸捷S承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40，000rpm以上時(shí)，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運(yùn)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(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對(duì)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(shí)的1/2；斬波控制會(huì)引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計(jì)算繞組反電勢(shì)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(jiǎn)化的暫態(tài)溫度場(chǎng)有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)作為交流伺服系統(tǒng)的主流，在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛、前景廣闊。永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)作為伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個(gè)伺服系統(tǒng)的性能。因此，精心設(shè)計(jì)性能優(yōu)異的永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本課題系統(tǒng)研究了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的本體設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)方法、性能計(jì)算、有限元分析、參數(shù)計(jì)算、控制仿真、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等。 首先，綜述和分析了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀、存在問題和發(fā)展前景，研究了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和方法。開發(fā)了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算程序，結(jié)合有限元計(jì)算數(shù)值的校正，完成對(duì)樣機(jī)的性能計(jì)算，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。 接著，深入分析永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)，得到充磁方式、極弧系數(shù)、不均勻氣隙、永磁體厚度等因素對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響，繪制了各因素對(duì)氣隙磁場(chǎng)基波和諧波總量影響的曲線，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了明顯改善的正弦氣隙磁場(chǎng)。并拓展研究總結(jié)了不同永磁體形狀和尺寸對(duì)永磁直流電動(dòng)機(jī)在換向和性能上的影響，取得有實(shí)用價(jià)值的研究成果。 然后，基于Ansoft、MagNet電磁分析軟件建立了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的有限元分析模型，深入研究了電機(jī)的反電勢(shì)波形、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能和齒槽轉(zhuǎn)矩，計(jì)算了直、交軸同步電抗等重要參數(shù)。建立了永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)Id=0控制的Matlab/simulink仿真模型，并進(jìn)行了仿真研究。 最后，對(duì)永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析，包括反電勢(shì)波形與磁場(chǎng)波形測(cè)試、性能曲線測(cè)試、直交軸同步電抗的測(cè)量。對(duì)測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了比較分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的正確性。
標(biāo)簽： 永磁同步 伺服 電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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永磁同步發(fā)電機(jī)由于一系列高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應(yīng)用，并且受到許多學(xué)者的關(guān)注，其研究領(lǐng)域主要涉及永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《無刷無勵(lì)磁機(jī)諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)的研究》的課題，主要研究永磁電機(jī)的電磁場(chǎng)空載和負(fù)載計(jì)算，求出永磁電機(jī)的電壓波形和電壓調(diào)整率，為分段式轉(zhuǎn)子的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)的研究奠定基礎(chǔ)，主要做了以下工作： 首先介紹了永磁同步發(fā)電機(jī)的基本原理，包括永磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和永磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能，采用傳統(tǒng)解析理論給出了電壓調(diào)整率的計(jì)算方法及外特性的計(jì)算模型；然后用有限元ANSYS對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)體建模，經(jīng)過定義分配材料、劃分網(wǎng)格、加邊界條件和載荷、求解計(jì)算等，得到矢量磁位Az、磁場(chǎng)強(qiáng)度H、磁感應(yīng)強(qiáng)度B等結(jié)果，直觀地看出電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)分布情況。 其次根據(jù)電磁場(chǎng)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用齒磁通法對(duì)其進(jìn)行后處理。該方法求解轉(zhuǎn)子在一個(gè)齒距內(nèi)不同位置處的磁場(chǎng)，以定子齒的磁通為計(jì)算單位，根據(jù)繞組與齒的匝鏈關(guān)系，計(jì)算出磁鏈隨時(shí)間的變化，進(jìn)而得到永磁同步發(fā)電機(jī)空、負(fù)載時(shí)電壓大小及波形。通過計(jì)算結(jié)果寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了齒磁通法的正確性，為計(jì)算永磁同步發(fā)電機(jī)各種性能特性提供有力工具。 最后，基于齒磁通法對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)的外特性進(jìn)行了深入研究，定量分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)外特性的影響規(guī)律，提出了有效降低電壓調(diào)整率的方法的是：增加氣隙長度g的同時(shí)，適當(dāng)增加永磁體的磁化方向的長度hm；此外，要盡量的減少每相串聯(lián)匝數(shù)N和增大導(dǎo)線面積以減小阻抗參數(shù)。通過改變電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)其電磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，找到永磁電機(jī)電壓調(diào)整率的變化規(guī)律，為加電勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)做準(zhǔn)備，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
標(biāo)簽： 永磁同步 發(fā)電機(jī) 磁場(chǎng)分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活最主要的原動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)裝置。電機(jī)一旦發(fā)生故障，會(huì)造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此研究不同場(chǎng)合、不同運(yùn)行狀態(tài)下電機(jī)故障診斷理論和相關(guān)技術(shù)具有很高的實(shí)用價(jià)值。 電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，故障信號(hào)中往往含有大量的時(shí)變、短時(shí)突發(fā)性質(zhì)的成分。因此可以通過檢測(cè)、分析故障信號(hào)，獲得電機(jī)的故障信息。傳統(tǒng)的信號(hào)分析方法，如傅立葉變換，是一種純頻域分析，缺乏空間局部性，不能滿足故障信號(hào)分析的要求。而小波分析和小波包分析法具有良好的時(shí)頻局部性，能夠?qū)⑿盘?hào)在任意頻段進(jìn)行劃分，從而使在不同頻段的各種故障特征信號(hào)更加容易被識(shí)別和提取。基于小波包分析處理非平穩(wěn)信號(hào)的優(yōu)越性，本文選用小波包分析對(duì)電機(jī)故障信號(hào)進(jìn)行分析檢測(cè)。 本文在研究了異步電機(jī)常見故障類型和診斷方法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了電機(jī)滾動(dòng)軸承異常、轉(zhuǎn)子斷條、氣隙偏心等故障原因，采用基于信號(hào)分析法中的振動(dòng)診斷法和定子電流檢測(cè)法，對(duì)電機(jī)滾動(dòng)軸承故障、轉(zhuǎn)子斷條故障進(jìn)行診斷。對(duì)于存在已知軸承故障的電機(jī)，在故障狀態(tài)下采集到振動(dòng)信號(hào)，利用峭度值計(jì)算和小波包分析相結(jié)合的方法，選用db3作為小波基，進(jìn)行小波包分析，對(duì)包含有故障特征頻率信息的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，獲得軸承故障特征頻率，根據(jù)故障特征頻率的數(shù)值和能量，確定出軸承故障的類型。應(yīng)用小波包分析和FFT相結(jié)合的方法，選用Coif5為小波包基，檢測(cè)轉(zhuǎn)子斷條故障特征頻率。在此基礎(chǔ)上，采集故障電機(jī)的振動(dòng)信號(hào)和電流信號(hào)，并分別應(yīng)用上述方法進(jìn)行了仿真模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明這些方法是準(zhǔn)確可行的。 論文以DSP為核心，完成了電機(jī)故障診斷系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)，包括信號(hào)檢測(cè)電路、調(diào)理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路等，并給出了主要的軟件流程圖。
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 故障診斷 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：kristycreasy
近年來，隨著集成電路技術(shù)和電源管理技術(shù)的發(fā)展，低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）受到了普遍的關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品如PDA、MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)、無線電話與通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和測(cè)試儀器等中，但國內(nèi)研究起步晚，市場(chǎng)大部分被國外產(chǎn)品占有，因此，開展本課題的研究具有特別重要的意義。 首先，簡(jiǎn)單闡述了課題研究的背景及意義，分析了低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并提出了設(shè)計(jì)的預(yù)期技術(shù)指標(biāo)。 其次，詳細(xì)分析了LDO線性穩(wěn)壓器的理論基礎(chǔ)，包括其結(jié)構(gòu)、各功能模塊的作用、系統(tǒng)工作原理、性能指標(biāo)定義及設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)性能指標(biāo)之間相互矛盾的折衷考慮。 再次，設(shè)計(jì)了基于自偏置電流源的帶隙基準(zhǔn)電壓源，選取PMOS管作為系統(tǒng)的調(diào)整元件并計(jì)算出了其尺寸，設(shè)計(jì)了基于CMOS工藝的兩級(jí)誤差運(yùn)算放大器。利用HSPICE工具仿真了基準(zhǔn)電壓源和誤差運(yùn)算放大器的相關(guān)性能參數(shù)。 然后，重點(diǎn)分析了穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性特征，指出系統(tǒng)存在的潛在不穩(wěn)定性，詳細(xì)論述了穩(wěn)定性補(bǔ)償?shù)谋匾裕容^了業(yè)界使用過的幾種穩(wěn)定性補(bǔ)償方法的不足之處，提出了一種基于電容反饋VCCS的補(bǔ)償方法，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性的補(bǔ)償； 最后，將所設(shè)計(jì)的模塊進(jìn)行聯(lián)合，設(shè)計(jì)了一款基于CMOS工藝的LDO線性穩(wěn)壓器電路，利用HSPICE工具驗(yàn)證了其壓差電壓、靜態(tài)電流、線性調(diào)整率等性能指標(biāo)，仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性、設(shè)計(jì)方法的可行性。
標(biāo)簽： CMOS 工藝 低壓差線性穩(wěn)壓器
上傳時(shí)間： 2013-07-08
上傳用戶：Wibbly
20世紀(jì)90年代以來，為了緩解能源和環(huán)境對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的壓力，世界各國都投入了大量資金開發(fā)電動(dòng)汽車。在日本、美國、法國等汽車強(qiáng)國已經(jīng)開發(fā)出一些商品化的電動(dòng)汽車。我國在“十五”期間，國家電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)確立以燃料電池汽車、混合電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車以及相關(guān)的多能源動(dòng)力總成控制、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力蓄電池及燃料電池等關(guān)鍵零部件研發(fā)。 與其它驅(qū)動(dòng)電機(jī)相比，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有高效率、高功率密度和良好的控制特性，受到人們的普遍關(guān)注，越來越多地應(yīng)用于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)裝置中。本文課題以印度REVA公司小型純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制器為研究對(duì)象，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)本體及控制器硬件進(jìn)行了比較深入的研究，設(shè)計(jì)并制作了永磁同步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)以及基于TMS320LF2407A DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)控制器，在此基礎(chǔ)上展開了初步試驗(yàn)研究。 本文首先比較了當(dāng)前常用電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)，并綜述了電力電子和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在汽車驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用；然后分析永磁同步電機(jī)氣隙磁場(chǎng)對(duì)電機(jī)性能的影響，針對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特點(diǎn)，提出了T形轉(zhuǎn)子永磁同步電動(dòng)機(jī)，不僅使永磁同步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)接近正弦同時(shí)解決了高速運(yùn)行時(shí)磁鋼的固定問題；同時(shí)，制作了基于TMS320LF2407A DSP和IPM模塊的永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制器，并對(duì)控制器進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載實(shí)驗(yàn)和永磁同步電機(jī)的空載實(shí)驗(yàn)；最后，分析永磁同步電機(jī)矢量控制的數(shù)學(xué)模型，并建立了永磁同步電機(jī)的SVPWM驅(qū)動(dòng)的仿真模型，進(jìn)行了id=0的矢量控制系統(tǒng)仿真，研究了永磁同步電機(jī)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。
標(biāo)簽： 電動(dòng)汽車 永磁同步電動(dòng)機(jī) 控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器利用過采樣，噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，有效衰減了輸出信號(hào)帶內(nèi)的量化噪聲，提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉(zhuǎn)換器相比，它降低了對(duì)模擬電路性能指標(biāo)和元件精度的要求，簡(jiǎn)化了模擬電路的設(shè)計(jì)，降低了生產(chǎn)成本。 本論文在對(duì)Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器原理研究的基礎(chǔ)上，基于TSMC0．18um工藝，采用1．8V工作電源，128倍的過采樣率，6．4MHz的采樣頻率，設(shè)計(jì)了一個(gè)主要應(yīng)用于音頻信號(hào)處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率達(dá)到16位。在調(diào)制器的設(shè)計(jì)中，本文采用了多級(jí)噪聲整形MASH（2-1）級(jí)聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，同時(shí)，考慮了各種非理想因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響，在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進(jìn)行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。并使用Cadence Spectre對(duì)模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，包括運(yùn)放，比較器，帶隙基準(zhǔn)電壓源，CMOS開關(guān)，非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)中，采用了分級(jí)抽取技術(shù)，使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對(duì)各級(jí)抽取濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。并在原有的濾波器算法的基礎(chǔ)上，采用了CIC濾波器和半帶濾波器，設(shè)計(jì)出了運(yùn)算量和存儲(chǔ)量都相對(duì)少的三級(jí)抽取濾波器系統(tǒng)，大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達(dá)到102．3dB，滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關(guān)鍵詞：Sigma-Ddta； 信噪比； 多級(jí)噪聲整形； 數(shù)字抽取濾波器
標(biāo)簽： SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時(shí)間： 2013-06-27
上傳用戶：songyuncen
本論文針對(duì)6kV/400kW三相異步電動(dòng)機(jī)的中壓變頻器試驗(yàn)裝置，從分析目前中壓變頻器常用的主回路拓?fù)淙胧郑敿?xì)闡述并分析了本文研究的單元串聯(lián)型中壓變頻器控制系統(tǒng)。 本文首先從理論上分析了多單元串聯(lián)型中壓變頻器脈寬控制原理。然后，把一種高性能的V/f控制方案引入中壓變頻器控制系統(tǒng)。通過矢量補(bǔ)償定子壓降，進(jìn)行轉(zhuǎn)差補(bǔ)償和對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行限制控制，實(shí)現(xiàn)了具有很好的低頻性能并具有防“跳閘”等功能的V/f控制方案。 同時(shí)，本文將Siemens公司通用變頻器的時(shí)隙、連接紙的概念運(yùn)用到中壓變頻器控制領(lǐng)域。增加了系統(tǒng)的可變性，自由性和方便性。設(shè)計(jì)了具有系統(tǒng)組態(tài)功能的模塊化軟件，其中著重對(duì)控制軟件中的幾個(gè)重要功能進(jìn)行了分析討論。這些重要功能模塊有：控制字和狀態(tài)字、順序控制、V/f曲線、給定積分器、基于電壓補(bǔ)償?shù)妮敵鲎詣?dòng)穩(wěn)壓算法、通訊功能等。 中壓變頻器在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)為6kV/22kW試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)際設(shè)計(jì)為6kV/400kW的變頻系統(tǒng)裝置。本文給出了實(shí)驗(yàn)室調(diào)試結(jié)果及分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該中壓變頻器能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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