本文對直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)從理論到仿真進(jìn)行了較為全面深入的研究，在詳細(xì)分析直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)和已有最大功率跟蹤算法的基礎(chǔ)上，確立了由梯形波永磁同步發(fā)電機(jī)、三相不可控整流橋、直流升壓電路、全橋逆變器構(gòu)成的并網(wǎng)主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了通過控制直流升壓電路的占空比，以使風(fēng)機(jī)獲得最大功率的跟蹤算法，同時(shí)增加速度估算控制方法，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 由直流升壓電路中儲能大電感的存在，迫使發(fā)電機(jī)的各相電流為梯形波，為了發(fā)電機(jī)輸出功率平穩(wěn)，減小系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動，則發(fā)電機(jī)的電動勢最好是梯形波。梯形波永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相電壓為梯形波，通過整流橋整流之后，獲得脈動較小的整流直流電壓，特別適合于大電感濾波，同時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩脈動小，系統(tǒng)振動噪聲低。該電機(jī)可以和風(fēng)力機(jī)直接耦合，適用于大型低速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。三相不可控整流具有可靠性高，簡化硬件電路；直流變換電路可將整流后的直流電壓提升到逆變器所需的幅值基本恒定的直流電壓，經(jīng)逆變器逆變后并網(wǎng)。最大功率跟蹤算法的提出能夠使風(fēng)電系統(tǒng)快速跟蹤風(fēng)速的變化，維持最佳葉尖速比，捕獲最大風(fēng)能。 本文還利用仿真軟件MATLAB/Simulink平臺搭建了仿真模塊并進(jìn)行了動態(tài)仿真，對所設(shè)計(jì)的最大功率跟蹤算法進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，該算法具有較快的系統(tǒng)響應(yīng)，速度估算器也能較快的跟蹤變化的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor)是近二十年來發(fā)展起來的一種新原理電機(jī),其原理不同于傳統(tǒng)的電磁型電機(jī),它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動.其顯著特點(diǎn)是低轉(zhuǎn)速、大力矩、可用于直接驅(qū)動、結(jié)構(gòu)簡單、電磁兼容性好并具有斷電自鎖等功能,在某些特殊領(lǐng)域內(nèi)已取得了一席之地.超聲波電機(jī)形式多樣,其中縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的輸出力矩最高能達(dá)到行波型超聲波電機(jī)的十幾倍,且控制性能更好,因此縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的研究可以便超聲波電機(jī)的應(yīng)用得到進(jìn)一步的拓展.前幾年,輸出力矩大于1Nm的超聲波電機(jī)研究主要集中在日本幾家研究機(jī)構(gòu),國內(nèi)對于大力矩高精度電機(jī)的研究幾乎是空白.近幾年,國內(nèi)紛紛對具有大力矩輸出特性的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)展開了研究,浙江大學(xué)、南京航天航空大學(xué)、清華大學(xué)等.該文以具有大力矩輸出的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)作為研究對象,對其摩擦驅(qū)動模型、振動模態(tài)、摩擦材料的選擇、電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化和測控系統(tǒng)等進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究,并在此基礎(chǔ)上研制了兩套樣機(jī),每套樣機(jī)的最大力矩在10Nm以上,且定位精度達(dá)到0.025度,形成了大力矩高精度縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).
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從雙饋電機(jī)的基本工作原理出發(fā),分析雙饋電機(jī)調(diào)速的特點(diǎn),引入矢量控制技術(shù),進(jìn)行坐標(biāo)變換,得出雙饋電機(jī)同步坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型.用MATLAB的S函數(shù)建立雙饋電機(jī)仿真模型,對雙饋電機(jī)起動性能進(jìn)行分析.對雙饋電機(jī)的調(diào)速性能進(jìn)行了詳細(xì)討論,得知雙饋電機(jī)要完全進(jìn)行調(diào)速必須實(shí)現(xiàn)MT軸轉(zhuǎn)子電壓矢量的完全解耦.為此我們確定雙饋電機(jī)調(diào)速時(shí)的矢量控制策略即轉(zhuǎn)子電流定向的矢量控制.在進(jìn)行定子磁場定向后,保持轉(zhuǎn)子電流與定子磁鏈相垂直,進(jìn)行轉(zhuǎn)子電流定向.雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子電流定向矢量控制調(diào)速系統(tǒng)完全分為兩個(gè)通道,解除了雙饋電機(jī)的內(nèi)部耦合,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的勵磁電流與轉(zhuǎn)距電流的分別控制,使雙饋電機(jī)的調(diào)速性能優(yōu)異.試驗(yàn)證明調(diào)速系統(tǒng)具有變頻器功率小、功率因數(shù)高、動態(tài)性能好、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點(diǎn),適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的調(diào)速,有良好的工業(yè)應(yīng)用前景.
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor,簡稱USM)是近二十年來發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動裝置,該電機(jī)不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機(jī),它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動.這種電機(jī)的具有響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、低轉(zhuǎn)速、大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn),在微型機(jī)械、機(jī)器人、精密儀器、家用電器、航空航天、汽車等方面有著廣泛的應(yīng)用前景.隨著超聲波電機(jī)的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,對超聲波電機(jī)的驅(qū)動和控制技術(shù)的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驅(qū)動電源和簡單而又實(shí)用的控制技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn).該文對于單一的定位控制,研究一種簡單且控制精度高的控制算法,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,另對基于高性能DSP的驅(qū)動電源進(jìn)行了初步的探討和研究,研制了通用性較高的驅(qū)動電源.該文開展的主要研究工作和取得的成果如下:1.簡要地介紹了超聲波電機(jī)的原理、發(fā)展歷史和特點(diǎn),重點(diǎn)分析了超聲波電機(jī)驅(qū)動電源和定位控制的研究進(jìn)展和存在的問題,從而引出該碩士論文的研究意義和主要內(nèi)容.2.從理論和實(shí)驗(yàn)上揭示這種電機(jī)具有的高分辨率和步進(jìn)特性實(shí)質(zhì),提出了利用此特性實(shí)現(xiàn)高精度的定位控制策略——步進(jìn)定位法,并分析了影響其定位精度的因素,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,并確定了相關(guān)控制參數(shù)的選擇準(zhǔn)則.3.簡要介紹了常用開關(guān)變換器結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了以MOSFET為開關(guān)器件的半橋式逆變功率電路.介紹了高性能DSP(TMS320LF2407)為核心的控制信號發(fā)生電路和以UC3842為控制芯片的可調(diào)壓直流電源,結(jié)合控制電路和功率變換電路獲得了驅(qū)動超聲波電機(jī)所需兩項(xiàng)幅值、頻率、相位可調(diào)的交變方波,具有較高的通用性,為進(jìn)一步開展運(yùn)用較復(fù)雜控制策略的超聲波電機(jī)位置和速度伺服控制研究打下一定基礎(chǔ).
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艦船、飛機(jī)、移動通訊、石油鉆井平臺等獨(dú)立系統(tǒng)中有許多交直流電力并存的場合，需要實(shí)現(xiàn)發(fā)供電系統(tǒng)的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品質(zhì)。常規(guī)的電勵磁發(fā)電機(jī)因?yàn)閹в须娝⑹构╇娤到y(tǒng)的運(yùn)行安全存在隱患，并且勵磁機(jī)的使用增加了電機(jī)的體積和損耗。為使系統(tǒng)節(jié)能高效，本文設(shè)計(jì)并制作了應(yīng)用于獨(dú)立交直流電力系統(tǒng)的交直流永磁同步發(fā)電機(jī)。永磁電機(jī)定子上帶有三套三相繞組，一套繞組用于提供交流電力，其余的兩套繞組相位互差30度電角度，接整流器為直流負(fù)載供電。文中對電機(jī)的設(shè)計(jì)以及電機(jī)的基本性能進(jìn)行探討。為了減小永磁發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率，在電機(jī)的交軸與電機(jī)的永磁磁極尾部之間加一軟磁材料，通過增加電機(jī)負(fù)載時(shí)的交軸電抗壓降，來改善電機(jī)的電壓調(diào)整率。 首先，針對永磁電機(jī)設(shè)計(jì)的特殊性，應(yīng)用二維有限元法計(jì)算電機(jī)的電磁場以確定電機(jī)的主要尺寸，并討論了不同軟磁材料尺寸對電機(jī)的影響。文中還根據(jù)電磁場的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用傅立葉級數(shù)計(jì)算了電機(jī)的空載感應(yīng)電動勢以用于預(yù)測電機(jī)的性能，使用能量攝動法計(jì)算了計(jì)及飽和、槽影響下的電機(jī)電感參數(shù)。考慮到永磁材料的溫度性能問題，應(yīng)用電磁場和溫度場耦合的方式計(jì)算了電機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫度場。 然后，為了了解永磁同步發(fā)電機(jī)的主要電磁關(guān)系，研究了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了考慮漏磁時(shí)具有三套互差一定電角度三相繞組的永磁發(fā)電機(jī)在dq0坐標(biāo)系下的方程，可以看到，在dq0坐標(biāo)系下電機(jī)的電感參數(shù)為常數(shù)。這樣，利用這個(gè)特性，在對電機(jī)運(yùn)行性能進(jìn)行研究時(shí)，可以得到簡化電磁方程。根據(jù)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的方程，得到了電機(jī)的向量圖。 因?yàn)閹в卸嗵桌@組的永磁電機(jī)中含有較多的諧波，而采用dq0坐標(biāo)系下的方程會忽略掉氣隙磁場中的諧波分量，為了對電機(jī)的仿真更加精確，電機(jī)仿真時(shí)采用電機(jī)在ABC坐標(biāo)系下的基本電磁方程。應(yīng)用Matlab/SimPowerSystems中的模塊搭建電機(jī)的仿真模型，永磁體的影響用感應(yīng)電動勢來表示。根據(jù)仿真結(jié)果與樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，兩者吻合良好。 另外，本文還設(shè)計(jì)了一臺電勵磁的交直流發(fā)電機(jī)，電磁設(shè)計(jì)結(jié)果表明，永磁電機(jī)在體積、重量、效率方面都很有優(yōu)勢。
標(biāo)簽： 交直流 永磁同步 發(fā)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本課題是國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目“微型燃?xì)廨啓C(jī)一高速發(fā)電機(jī)分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機(jī)的體積小、功率密度大和效率高，正在成為電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。高速電機(jī)的主要特點(diǎn)有兩個(gè)：一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率，由此決定了不同于普通電機(jī)的高速電機(jī)特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對高速永磁電機(jī)的機(jī)械與電磁特性及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，主要包括以下內(nèi)容： 首先，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析。根據(jù)永磁體抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的特點(diǎn)，提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強(qiáng)度合金鋼護(hù)套的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體與護(hù)套之間采用過盈配合，用護(hù)套對永磁體施加的靜態(tài)預(yù)壓力抵消高速旋轉(zhuǎn)離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使永磁體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)仍承受一定的壓應(yīng)力，從而保證永磁轉(zhuǎn)子的安全運(yùn)行。基于彈性力學(xué)厚壁筒理論與有限元接觸理論，建立了新型高速永磁轉(zhuǎn)子應(yīng)力計(jì)算模型，確定了護(hù)套和永磁體之間的過盈量，計(jì)算了永磁體和護(hù)套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度計(jì)算方法已應(yīng)用于高速永磁電機(jī)的樣機(jī)設(shè)計(jì)。 其次，進(jìn)行了高速永磁轉(zhuǎn)子的剛度分析和磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算。基于電磁場理論分析了磁力軸承支承的各向同性，利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計(jì)算了磁力軸承的線性支承剛度，在對高速電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化的基礎(chǔ)上建立了磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)方程，采用有限元法計(jì)算了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計(jì)算方法設(shè)計(jì)的1臺采用磁力軸承的高速電機(jī)，已成功實(shí)現(xiàn)60000r/min的運(yùn)行。 再次，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)的定子設(shè)計(jì)，提出了一種新型環(huán)形繞組結(jié)構(gòu)。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個(gè)槽中，而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個(gè)槽中，不但增加了定子表面的通風(fēng)散熱面積，使冷卻氣流直接冷卻定子繞組，更為重要的是，解決了傳統(tǒng)2極電機(jī)繞組端部軸向過長的難題，使轉(zhuǎn)子軸向長度大為縮短，從而增加了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后，采用場路耦合以及解析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析計(jì)算了高速永磁電機(jī)的損耗和溫升，并對高速永磁發(fā)電機(jī)的電磁特性進(jìn)行了仿真。高速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小和功率密度大，然而隨之而來的缺點(diǎn)是單位體積的損耗大，以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準(zhǔn)確計(jì)算對高速電機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計(jì)算高速電機(jī)的高頻鐵耗，對定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件，進(jìn)行了不同頻率和不同軋制方向的導(dǎo)磁性能和損耗系數(shù)測定。然后采用場路耦合的方法，分析計(jì)算了高速電機(jī)的定子鐵耗和銅耗、轉(zhuǎn)子護(hù)套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)磨損耗。在損耗分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算了高速電機(jī)的溫升。最后，設(shè)計(jì)制造了一臺額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了初步的試驗(yàn)研究。測量了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行時(shí)的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動勢波形。通過與仿真結(jié)果的對比，部分驗(yàn)證了高速永磁電機(jī)理論分析和設(shè)計(jì)方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出一種高速永磁電機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，為進(jìn)一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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直流偏磁是變壓器的一種非正常工作狀態(tài)，是指在變壓器的勵磁電流中出現(xiàn)了直流分量。在直流輸電系統(tǒng)中，由于換流站的工作特性，有直流電流分量流過換流變壓器的繞組，產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象，這一現(xiàn)象將對換流變壓器的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響，如勵磁電流發(fā)生畸變、變壓器鐵心損耗增加及鐵心高度飽和引起的漏磁通增加。因此，從電磁場的角度分析這一現(xiàn)象是必要的。 由于鐵磁材料的非線性，不能應(yīng)用疊加原理分析直流偏磁時(shí)的勵磁情況。為此，本文應(yīng)用了二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法，借助大型有限元分析軟件Ansoft，定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器空載運(yùn)行狀態(tài)下的勵磁電流波形情況，結(jié)果表明，直流偏磁使鐵心中的磁通密度發(fā)生偏移，對應(yīng)的勵磁電流波形呈現(xiàn)正負(fù)半波極不對稱的形狀，并且直流偏磁量越大勵磁電流的畸變越嚴(yán)重。 在求出直流偏磁量與勵磁電流峰值關(guān)系的基礎(chǔ)上，應(yīng)用一種基于鐵心空載損耗數(shù)據(jù)的方法，定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器鐵心損耗情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁電流的增加，鐵心損耗也會隨之增加，這會導(dǎo)致鐵心溫升上升，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致鐵心局部過熱，影響變壓器的正常運(yùn)行。 在漏磁場分析中，討論了變壓器漏磁場的類型和作用，經(jīng)過合理簡化，建立了換流變壓器二維漏磁場計(jì)算模型，應(yīng)用二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法，分析了不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器漏磁場分布情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁量的增加，不同位置處漏磁場分量的變化規(guī)律基本不變，但漏磁在增加，且不同位置漏磁分量增加的速率不同。
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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電力變壓器的渦流損耗及其在電力變壓器中造成的局部過熱問題是電力變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算中的一個(gè)關(guān)鍵問題。電力變壓器的容量越大，漏磁場就越強(qiáng)，渦流損耗也就越大，以及由渦流損耗造成的局部過熱問題也就越突出。因此，如何解決這一問題就顯得至關(guān)重要。 文中首先介紹了電力變壓器渦流損耗與溫升計(jì)算的意義和目的，并論述了電力變壓器漏磁場、溫度場問題的國內(nèi)外研究概況。本文應(yīng)用電力變壓器和有限元的基本理論，使用大型通用有限元分析軟件Ansys對變壓器的磁場和溫度場進(jìn)行分析與計(jì)算。首先建立電力變壓器三維分析模型，對電力變壓器的三維漏磁場進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，得出了繞組及結(jié)構(gòu)件上的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，并對繞組中的軸向漏磁場及輻向漏磁場進(jìn)行了分析對比。在此基礎(chǔ)上計(jì)算了由變壓器漏磁場引起的結(jié)構(gòu)件渦流損耗，并把計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，結(jié)果基本吻合，說明了計(jì)算結(jié)果的正確性及用Ansys軟件仿真分析的可行性。根據(jù)磁場分析的結(jié)果給出了減小各結(jié)構(gòu)件漏磁場和渦流損耗的方法，分析了在油箱壁上安裝電磁屏蔽和對拉板開槽的作用。 在計(jì)算出繞組及結(jié)構(gòu)件中渦流損耗的基礎(chǔ)上，對電力變壓器進(jìn)行了磁—流—熱耦合場分析，采用間接耦合的方法將磁場得出的焦耳熱作為流場分析的載荷，使流場與溫度場進(jìn)行耦合，得出繞組及結(jié)構(gòu)件上的溫度場分布。應(yīng)用相關(guān)理論對所得結(jié)果進(jìn)行了分析以及提出了降低溫度的方法。論文最后使用VB語言編制了變壓器磁場、溫度場分析的仿真軟件界面，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化建模，加載，并可以從結(jié)果數(shù)據(jù)庫中提出結(jié)果數(shù)據(jù)。
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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無刷直流電機(jī)(BLDCM)是隨著電機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機(jī)。它是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。無刷直流電機(jī)具有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列特點(diǎn)，又具有直流電機(jī)的運(yùn)行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在很多場合有廣泛的應(yīng)用前景，成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。無刷直流電機(jī)傳統(tǒng)的理論部分分析和設(shè)計(jì)方法已經(jīng)比較成熟，因此對無刷直流電機(jī)控制策略的研究就顯得十分重要。 PID控制以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)至今仍被廣泛應(yīng)用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制性能優(yōu)良。但在工業(yè)上有許多無法建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜控制對象和非線性控制對象，若采用傳統(tǒng)的PID進(jìn)行控制的話，那么很難獲得比較理想的控制效果。 對于無刷直流電機(jī)而言，它是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無法得到很理想的控制性能指標(biāo)。基于以上原因，本文以無刷直流電機(jī)為控制對象，通過分析無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于無刷直流電機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器。 在MATLAB平臺上，先利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器，給出相應(yīng)的控制算法，對典型的參數(shù)時(shí)變非線性系統(tǒng)的控制進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，同傳統(tǒng)PID控制器相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對模型、環(huán)境具有較好的適應(yīng)能力與較強(qiáng)的魯棒性，有效的改善了系統(tǒng)的控制結(jié)果，達(dá)到了預(yù)期的目的。隨后利用SIMULNK建立了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型。分別采用普通PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器對電機(jī)的不同運(yùn)行狀況進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的正確性，并證明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的優(yōu)越性。
標(biāo)簽： PID BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 無刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)鐵耗一直是困擾電機(jī)設(shè)計(jì)者的一個(gè)難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)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(jì)算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場造成的損耗，對于計(jì)算值與實(shí)測值之間的誤差通過經(jīng)驗(yàn)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(jī)而言勉強(qiáng)適用，對于近年來發(fā)展很快的永磁電機(jī)、高速電機(jī)和其他新結(jié)構(gòu)電機(jī)，由于缺乏合適的經(jīng)驗(yàn)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(jī)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(jī)鐵耗計(jì)算模型是本文的一個(gè)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(jì)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(jì)算系數(shù)。本文提出并實(shí)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(jìn)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(jī)鐵耗計(jì)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(shí)際電機(jī)的計(jì)算和測試，表明軌跡法的計(jì)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(jī)等特點(diǎn)。為了探索這種材料在高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用和驗(yàn)證本文提出的鐵耗計(jì)算模型，本文成功地設(shè)計(jì)和制造了一臺采用軟磁復(fù)合材料的爪極式永磁電機(jī)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文通過三維有限元分析，對該電機(jī)的磁通、磁鏈、電感、轉(zhuǎn)矩和鐵耗等參數(shù)和性能的計(jì)算提出了計(jì)算方法。對該種電機(jī)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(jī)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(jì)算得到的各單元鐵耗直接耦合進(jìn)熱場進(jìn)行計(jì)算，得到了電機(jī)準(zhǔn)確的溫度分布。本文還進(jìn)行了高速電機(jī)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(yuǎn)離電機(jī)的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測試平臺對樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測試，并通過假轉(zhuǎn)子法測量了電機(jī)鐵耗，實(shí)驗(yàn)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(jī)的設(shè)計(jì)與分析都具有很好的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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