如今電力電子電路的控制旨在實現(xiàn)高頻開關(guān)的計算機控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。現(xiàn)場可編程門陣列器件(Field Programmable Gate Arrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡潔、經(jīng)濟、高速度、低功耗等優(yōu)勢，又具有全集成化、適用性強，便于開發(fā)和維護(升級)等顯著優(yōu)點。與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點順應(yīng)了電力電子電路的日趨高頻化和復(fù)雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 本文提出了一種采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件實現(xiàn)數(shù)字化變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)能產(chǎn)生三相六路正弦脈寬調(diào)制（SPWM）波形；調(diào)制頻率范圍為0～4KHZ，分7級控制；16位的速度控制分辨率；載波頻率分8級控制，最高可達24KHZ；系統(tǒng)接口兼容Intel系列和Motorola系列單片機；該系統(tǒng)控制簡單、精確，易修改，可現(xiàn)場編程；同時具有脈沖延時小、最小脈沖刪除、過壓和過流保護功能等特點，可應(yīng)用于PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的全數(shù)字化控制。文中對方案的實現(xiàn)進行了詳細的論述，主要包括系統(tǒng)設(shè)計的理論分析，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及在FPGA硬件上的實現(xiàn)，最終驗證了該控制系統(tǒng)的可行性和有效性。 數(shù)字化設(shè)計是本系統(tǒng)的特點，系統(tǒng)最終生成的三相SPWM脈沖是基于三相正弦調(diào)制波和三角載波比較得到的。設(shè)計時，充分結(jié)合FPGA器件的結(jié)構(gòu)特點，利用一種改進結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制振蕩器（NCO）來產(chǎn)生正弦波樣本，在一定程度上解決了傳統(tǒng)NCO產(chǎn)生正弦波的精度和頻率相互制約的問題；把分時復(fù)用數(shù)字通信原理結(jié)合到系統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計出分時運算電路，使得系統(tǒng)在同步時鐘下，生成三相正弦調(diào)制波而不影響系統(tǒng)的速度，同三角載波邏輯比較后，最終得到三相SPWM脈沖序列。
標簽： FPGA 變頻調(diào)速控制 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-07-05
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現(xiàn)代通信系統(tǒng)對帶寬和數(shù)據(jù)速率的要求越來越高，超寬帶(ultra-wideband，UWB)通信以其傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低的優(yōu)點，成為解決企業(yè)、家庭、公共場所等高速因特網(wǎng)接入的需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術(shù)手段。 論文主要圍繞兩方面展開分析：一是介紹用于UWB無載波脈沖調(diào)制及直接序列碼分多址調(diào)制(DS-CDMA)的新型脈沖，即Hermite正交脈沖，并且分析了這種構(gòu)建UWB多元通信和多用戶通信的系統(tǒng)性能。二是分析了UWB的多帶頻分復(fù)用物理層提案(MBOA)的調(diào)制技術(shù)，并在FPGA上實現(xiàn)了調(diào)制模塊。正交Hermite脈沖集被提出用于UWB的M元雙正交調(diào)制系統(tǒng)，獲得高數(shù)據(jù)速率。調(diào)整脈沖的脈寬因子和中心頻率能使脈沖滿足FCC的頻譜要求。M元雙正交調(diào)制的接收機需要M/2個相關(guān)器，遠比M元正交調(diào)制所需的相關(guān)器數(shù)量少。誤碼率一定時，維數(shù)M的增加可獲得高的比特率和低的信噪比。雖然高階的Hermite脈沖易受抖動時延的影響，但當抖動時延范圍小于0.02ns時，其影響較為不明顯。本文認為1～8階的Hermite脈沖皆可用，可構(gòu)成16元雙正交系統(tǒng)。 正交Hermite脈沖集也可以構(gòu)造UWB多用戶系統(tǒng)。各用戶的信息用不同的Hermite脈沖同時傳輸，其多用戶的誤比特率上限低于高斯單脈沖構(gòu)成的PPM多用戶系統(tǒng)的誤比特率，所以其系統(tǒng)性能更優(yōu)。正交Hermite脈沖還可以用于UWB的DS-CDMA調(diào)制，在8個脈沖可用的情況下，最多可容64個用戶同時通信。 基于MBOA提出的UWB物理層協(xié)議，本文用Verilog硬件語言實現(xiàn)了調(diào)制與解調(diào)結(jié)構(gòu)，并用Modelsim做了時序驗證。用Verilog編程實現(xiàn)的輸出數(shù)據(jù)與Matlab生成的UWB建模的輸出結(jié)果一致。為了達到UWBMB-OFDM系統(tǒng)的FFT處理器的要求，一個混和基多通道流水線的FFT算法結(jié)構(gòu)被提出。其有效的實現(xiàn)方法也被提出。這種結(jié)構(gòu)采用多通道以獲得高的數(shù)據(jù)吞吐量。此外，它用于存儲和復(fù)數(shù)乘法器的硬件損耗相比其他的FFT處理器是最少的。高基的FFT蝶算減少了復(fù)數(shù)乘法器的數(shù)量。在132MHz的工作頻率下，整個128點FFT變換在此結(jié)構(gòu)模式下只需要242.4ns,滿足了MBOA的要求。
上傳時間： 2013-07-29
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在機器人學(xué)的研究領(lǐng)域中，如何有效地提高機器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學(xué)者十分關(guān)注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機器人的發(fā)展歷程和機器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標是針對四關(guān)節(jié)實驗室機器人特有的機械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實驗室機器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運動學(xué)數(shù)學(xué)模型。在明確了實現(xiàn)機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計算機，它實現(xiàn)對機器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現(xiàn)了對機器人多個關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器，它實現(xiàn)了機器人關(guān)節(jié)伺服電機的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩個部分：一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負責(zé)機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負責(zé)接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實現(xiàn)對機器人的實時驅(qū)動，同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩(wěn)定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現(xiàn)對機器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現(xiàn)場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-06-11
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如今電力電子電路的控制旨在實現(xiàn)高頻開關(guān)的計算機控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。現(xiàn)場可編程門陣列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡潔、經(jīng)濟、高速度、低功耗等優(yōu)勢，又具有全集成化、適用性強，便于開發(fā)和維護(升級)等顯著優(yōu)點。與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點順應(yīng)了電力電子電路的日趨高頻化和復(fù)雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 本文提出了一種采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件實現(xiàn)數(shù)字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產(chǎn)生多路PWM脈沖，具有開關(guān)頻率可調(diào)、各路脈沖間的相位可調(diào)、接口簡單、響應(yīng)速度快、易修改、可現(xiàn)場編程等特點，可應(yīng)用于PWM的全數(shù)字化控制。文中對方案的實現(xiàn)進行了比較詳細的論述，包括A/D采樣控制、PI算法的實現(xiàn)、PWM波形的產(chǎn)生、各模塊的工作原理等。 本文還提出一種新型ZCT-PWMBoost變換器，詳細的分析了該變換器的工作過程，并采用基于FPGA的數(shù)字化通用PWM控制器對這種軟開關(guān)Boost變換器進行控制，給出了比較完滿的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果驗證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性，
標簽： FPGA PWM 數(shù)字化 制器設(shè)計
上傳時間： 2013-06-22
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隨著現(xiàn)代信息系統(tǒng)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)尤其是分布式系統(tǒng)日益廣泛地用于各個行業(yè)和領(lǐng)域，其中很多的關(guān)鍵應(yīng)用需要基于時間同步進行。傳統(tǒng)采用精準時鐘對設(shè)備物理時鐘進行精準調(diào)節(jié)以達到時鐘同步的方式，以及單純的在局域網(wǎng)內(nèi)部通過相關(guān)時間協(xié)議進行時間同步的方式，由于受諸多限制，不能很好地解決分布式精確時鐘同步的問題。然而人們對分布式時間精準度和時間同步的精確度要求越來越高，新型分布式網(wǎng)絡(luò)時間同步研究成為一個需要亟待解決的關(guān)鍵性問題。既有工程應(yīng)用價值，也有一定的理論意義。 首先從分布式系統(tǒng)應(yīng)用的角度出發(fā)，首先對GNSS衛(wèi)星授時、NTP協(xié)議、嵌入式系統(tǒng)及uClinux操作系統(tǒng)等理論和技術(shù)進行了闡述。重點討論了如何解決分布式系統(tǒng)中的精確授時與同步問題的必要性和工程意義，分析了GNSS衛(wèi)星授時特點和NTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的機制。 其次在充分考慮到網(wǎng)絡(luò)同步實時性要求高的特點的基礎(chǔ)上，提出了一種基于GNSS的嵌入式NTP授時服務(wù)器的設(shè)計架構(gòu)，對各主要模塊的功能、結(jié)構(gòu)和工作原理進行了功能和性能分析。硬件具體以32位ARMS3C44B0X作為硬件控制核心的微處理器，開發(fā)了具有多通信端口的應(yīng)用電路主板，并集成了GNSS衛(wèi)星通信模塊。 再次在軟件方面具體對uClinux操作系統(tǒng)底層接口進行了較為深入的分析，在所設(shè)計的服務(wù)器硬件平臺上移植了uClinux嵌入式操作系統(tǒng)及相關(guān)的驅(qū)動程序，并采用模塊化的設(shè)計思想進行了NTP應(yīng)用程序的設(shè)計與集成，實現(xiàn)了NTP協(xié)議的編譯和NTP授時服務(wù)，其中對NTP協(xié)議主要參數(shù)和具體工作過程進行了系統(tǒng)性分析和設(shè)置應(yīng)用。 最后在獲取精準的系統(tǒng)統(tǒng)一時鐘、通過NTP協(xié)議提供授時服務(wù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際在人工影響天氣通信指揮系統(tǒng)中具體應(yīng)用，實現(xiàn)了分布式人工降雨火箭彈發(fā)射點按命令精確同步進行發(fā)射的應(yīng)用集成。初步測試表明，本文所設(shè)計的授時服務(wù)器應(yīng)用情況良好，實現(xiàn)了不同層次分布式應(yīng)用對于時間精準同步的高要求。
上傳時間： 2013-04-24
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旅客列車是人們出行的重要交通工具之一，隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，信息化時代的到來，車輛能否安全運行已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點。在高速狀態(tài)下列車車輛能否安全地停下來是安全運行的一個關(guān)鍵，在車輛方面上就是解決制動問題。在這樣的前提下，對車輛制動系統(tǒng)的研究就顯得必然和重要。 本次設(shè)計的任務(wù)是實時監(jiān)測列車車輛的運行速度，并根據(jù)車輛制動狀態(tài)，自動控制車輛的制動系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的制動安全防護。所以本次設(shè)計設(shè)計了一種基于ARM——高性能嵌入式微處理器、CPLD——新型高性能可編程邏輯器件、CAN總線——有效支持分布/實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)和μC/OS-II操作系統(tǒng)的車輛制動自動監(jiān)控系統(tǒng)。文中介紹了車輛制動控制原理、對系統(tǒng)進行了總體的方案設(shè)計，介紹了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的原理及設(shè)計方法，著重講解了以Samsung公司32位嵌入式微處理器S3C44BOX為核心的系統(tǒng)軟硬件設(shè)計方案，并開發(fā)了基于μC/OS-II操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序。 應(yīng)用程序模塊主要包括遠程通訊模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊、部件壽命記錄模塊、故障參數(shù)監(jiān)視和報警模塊。遠程通訊模塊將車輛制動狀態(tài)以CAN總線的通訊方式上傳給機車控制室主機；數(shù)據(jù)采集模塊由具有高速邏輯處理能力的CPLD自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及電平轉(zhuǎn)換，ARM控制數(shù)據(jù)采集的啟動和采集結(jié)束后對數(shù)據(jù)的處理或傳輸；在部件壽命記錄模塊中電磁閥的動作次數(shù)、通電使用時間和總時間以及各傳感器的通電時間和使用總時間可每隔一段時間記錄下來，掉電后也不會丟失，可以作為故障發(fā)生、診斷、排除和維護的數(shù)據(jù)依據(jù)。 在實驗室及模擬實驗臺上經(jīng)過多次軟、硬件結(jié)合的調(diào)試改進過程，本次設(shè)計基本上實現(xiàn)了車輛制動自動監(jiān)控系統(tǒng)的功能，制動缸壓力的控制特性及控制精度得到了有效的提高，在實驗室調(diào)試中實現(xiàn)了車輛制動系統(tǒng)的故障檢測和報警及部件的壽命記錄等功能，驗證了設(shè)計方案的可行性及合理性，達到了預(yù)期的設(shè)計效果。
標簽： ARM 制動 自動監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-07-17
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針對現(xiàn)代中低壓電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測及諧波治理的需要，論文綜合運用嵌入式技術(shù)、現(xiàn)代信號處理技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)設(shè)計了一種新型低功耗、集成化的電網(wǎng)參數(shù)監(jiān)測儀。此系統(tǒng)實現(xiàn)了對三相電網(wǎng)相/線電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)以及三相電壓、電流的31次以內(nèi)諧波的實時監(jiān)測。 論文分析了基于微處理器的電力系統(tǒng)基本參數(shù)的測量原理；對被測信號的交流參量通過抽樣方法獲得，由多點的抽樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到的結(jié)果可以減小隨機誤差的影響；基于DFT和FFT的諧波測量原理，將FFT應(yīng)用于諧波分析獲得信號的頻域參數(shù)；針對諧波測量中的混疊誤差設(shè)計了二階抗混疊濾波器；分析了非同步采樣和對非時限信號的截斷造成的頻譜泄露和柵欄效應(yīng)及其對諧波測量精度的影響。討論了常用的幾種窗函數(shù)對頻譜泄漏的抑制作用，在此基礎(chǔ)上選擇加海明窗對采樣信號進行處理；針對DDS具有高精度頻率合成的特點，將其應(yīng)用到電網(wǎng)信號的采樣上，提高了采樣的同步性，使得測量精度滿足了系統(tǒng)的要求。上述方法需要大量快速的迭代運算，系統(tǒng)微處理器選用了32位ARM芯片LPC2132，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和實時性。系統(tǒng)供電電源采用了開關(guān)電源、減小了體積，提高了效率；完成了下位機數(shù)據(jù)采集部分、二階抗混疊濾波器、測頻電路及通信模塊電路的設(shè)計；最后介紹了軟件設(shè)計部分，主要包含了數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)過程，F(xiàn)FT程序的設(shè)計，給出了各部分程序的流程圖；系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計了電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理程序，該軟件以LabWindows/CVI6.0為開發(fā)平臺，利用CVI豐富的庫函數(shù)，完成對數(shù)據(jù)的處理、顯示和記錄等工作，并采用雙線程運行模式，在數(shù)據(jù)采集和處理的同時完成了顯示、命令的發(fā)送和運行曲線等功能。 按上述方案設(shè)計的樣機經(jīng)過三次電路制作與軟件調(diào)試，主要技術(shù)參數(shù)達到了設(shè)計要求，通過了實驗室測試，目前正在電力系統(tǒng)諧波治理系統(tǒng)中進行工業(yè)實驗。
標簽： ARM 電網(wǎng)參數(shù) 儀的研制 監(jiān)測
上傳時間： 2013-04-24
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海洋臺站自動觀測系統(tǒng)是一套應(yīng)用于海濱觀測的儀器設(shè)備，負責(zé)對氣象、水文參數(shù)進行實時觀測。諸多的參數(shù)通過相應(yīng)的傳感器進行測量，海洋臺站自動觀測系統(tǒng)對測量的信息進行匯總，再將其通過有線或無線的通訊方式傳輸?shù)礁骷壓Ｑ蟓h(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心，供天氣預(yù)報和海洋預(yù)報使用。 本文以我國“海洋臺站自動觀測系統(tǒng)政府采購計劃”為背景，重點設(shè)計了低成本、低功耗、高性能、高可靠性的新型海洋臺站自動觀測系統(tǒng)。本課題主要研究基于arm7+uClinux海洋臺站自動觀測系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。根據(jù)實際的需要，分析海洋臺站自動觀測系統(tǒng)的整體要求，對傳感器進行選型，進行方案設(shè)計，完成整個系統(tǒng)的搭建。為了降低系統(tǒng)功耗，CPU所采用的是Samsung公司推出的無內(nèi)存管理單元的處理器S3C44BO，設(shè)計了8MFLASH、64MSDRAM、液晶、USB以及鍵盤等相關(guān)電路。同時，為了減少驅(qū)動開發(fā)所帶來的不便，使用TL16C554A對串口電路進行了擴展，便于數(shù)據(jù)處理，也使得系統(tǒng)具有更好的可擴展性。軟件方面設(shè)計主要涉及了BootLoader引導(dǎo)裝載程序的建立，選用uClinux操作系統(tǒng)，并對其內(nèi)核進行配置和裁剪，添加源代碼中沒有的驅(qū)動程序。為了縮短研發(fā)周期和降低開發(fā)難度，選用MiniGUI作為圖形用戶界面系統(tǒng)，深入分析了MiniGUI的結(jié)構(gòu)、原理，并將其移植到uClinux系統(tǒng)中。本系統(tǒng)采用的是MiniGUI－Threads多線程模式，主線程協(xié)調(diào)各個線程進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。為了使系統(tǒng)操作變得直觀、簡單，對用戶界面進行了初步設(shè)計，使用復(fù)用I/O的方法解決多串口通訊容易造成的數(shù)據(jù)阻塞問題。此外，為了更好的將臺站所測得的信息量發(fā)送給海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心，需要完善通訊協(xié)議以便于數(shù)據(jù)交換。 最后，根據(jù)本系統(tǒng)實際研究開發(fā)結(jié)果，總結(jié)分析了系統(tǒng)的特點，并對下一步設(shè)計工作進行了展望。
上傳時間： 2013-07-12
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橫向磁通電機是近些年來出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)的電機，由于其轉(zhuǎn)矩密度和功率密度大的優(yōu)點受到了廣泛的關(guān)注，但我國對該種電機的研究尚處于起步階段。 本課題是國家863計劃項目——“新型稀土永磁電機設(shè)計與集成技術(shù)(課題編號：2002AA324020)”中有關(guān)橫向磁通永磁同步電動機的部分。本課題的目標就是要充分發(fā)揮橫向磁通電機功率密度和轉(zhuǎn)矩密度大的優(yōu)點，克服其功率因數(shù)低的缺點，對橫向磁通永磁同步電動機的磁場進行計算、分析，找出功率因數(shù)偏低的原因，并提出相應(yīng)的改進方法和建議。在此基礎(chǔ)上進行樣機的研制，對理論成果進行驗證，并力爭樣機在性能和工藝指標上有所突破，部分指標達到國際領(lǐng)先水平。 本文介紹了橫向磁通永磁電機的特點及運行原理，并按照不同的分類方式介紹了橫向磁通電機的各種結(jié)構(gòu)。三維磁場的有限元計算十分復(fù)雜、計算量大，因此傳統(tǒng)電機均采用簡化的二維磁場進行計算。但是橫向磁通電機由于結(jié)構(gòu)特殊，無法采用簡化的二維磁場的計算方法進行分析。因此本文利用ANSYS軟件建立了樣機模型，對樣機進行了三維電磁場分析。在電磁場計算的基礎(chǔ)上，進行了電機空載反電勢，空載漏磁系數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩等相關(guān)參數(shù)的計算，討論了橫向磁通永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)變化對參數(shù)的影響。本文特別針對橫向磁通永磁電機功率因數(shù)較低這一問題進行了分析，找出了功率因數(shù)偏低的原因，提出了相應(yīng)的改善方法和建議，對橫向磁通電機的理論研究和設(shè)計應(yīng)用分析方法進行了探討。本文利用電磁場計算的結(jié)果，完成了電機運行特性仿真，克服了采用傳統(tǒng)磁路等效的方法帶來的誤差。最后，通過與樣機測試結(jié)果的對照研究，驗證和完善分析方法，并為進一步獲得性能更加優(yōu)異的樣機奠定了基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-04-24
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盤式永磁同步電動機屬于軸向磁場電機，目前，該類電機在國外已經(jīng)得到了迅速發(fā)展，作為一種現(xiàn)代高性能伺服電機和大力矩直接驅(qū)動電機己廣泛應(yīng)用于機器人等機電一體化產(chǎn)品中。由于該類電機具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)子無損耗、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小、機電時間常數(shù)小、轉(zhuǎn)矩/重量比大、低速運行平穩(wěn)、可以制成多氣隙組合式結(jié)構(gòu)進一步提高轉(zhuǎn)矩等特點，其在數(shù)控機床、機器人、電動車、電梯、家用電器等場合具有廣闊的應(yīng)用前景，是一種理想的驅(qū)動裝置。 本課題作為國家863計劃項目《新型稀土永磁電機設(shè)計及集成技術(shù)》2002AA324020中的一部分，該項目的主要工作是進行新型結(jié)構(gòu)釹鐵硼永磁電機——盤式無鐵心永磁同步電動機的設(shè)計與集成技術(shù)研究，開發(fā)出一種新型釹鐵硼永磁電機，解決相應(yīng)的整機設(shè)計和集成技術(shù)問題。本文中提出的基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機是在盤式永磁同步電動機的基礎(chǔ)上，將無鐵心結(jié)構(gòu)和Halbach型永磁體陣列應(yīng)用到其中，從而使得電機的質(zhì)量大為減輕，功率密度提高，振動噪聲降低，效率提高。 基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機其磁路結(jié)構(gòu)和電磁負荷分布與傳統(tǒng)電機完全不同，常規(guī)電機的某些設(shè)計規(guī)則不能直接應(yīng)用到該結(jié)構(gòu)電機的設(shè)計當中，本文主要針對這種結(jié)構(gòu)的電機進行了分析與計算。分析了不同結(jié)構(gòu)Halbach陣列下的氣隙磁場，以及相關(guān)參數(shù)的計算，給出了初步的樣機設(shè)計數(shù)據(jù)，并對樣機的加工工藝進行了探討，在總結(jié)、借鑒相關(guān)電機設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，針對盤式無鐵心永磁同步電動機自身的特點，編制了一套電磁計算程序，該程序還有待通過大量樣機的試驗，來總結(jié)和完善。 我國稀土資源豐富，然而，由于技術(shù)經(jīng)濟上的問題，國產(chǎn)永磁交流伺服電動機至今未能大量應(yīng)用。與此同時，高性能的永磁交流伺服電動機及系統(tǒng)大量依靠進口，我國每年進口的工程裝備當中，僅數(shù)控機床因國產(chǎn)電機和系統(tǒng)不能滿足要求而每年需要進口的就達22億美元以上。本項目的完成將改變這類產(chǎn)品主要依靠進口的局面，充分發(fā)揮我國稀土資源豐富的優(yōu)勢，其經(jīng)濟效益和社會效益是十分巨大的。
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