該文通過研究直流調(diào)速系統(tǒng)雙向功率變換電路,提出一種ZCZVS Boost雙向DC/DC變換器與VVVF變頻調(diào)速器相結(jié)合,驅(qū)動鼠籠型異步電機的節(jié)能型電動車交流驅(qū)動系統(tǒng).該系統(tǒng)在功能上實現(xiàn)了車輛剎車減速或下坡制動時能量的回饋,達到節(jié)能、提高能量使用效率和增加車輛行駛距離的目的;采用交流異步電機,克服了傳統(tǒng)直流驅(qū)動系統(tǒng)的諸多缺陷,降低了成本,減少了維護;采用ZCZVS技術(shù),降低了電磁干擾和損耗,提高了效率;另外,在逆變主電路中采用IPM模塊,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),節(jié)約了空間,提高了整個系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性.論文詳細分析了系統(tǒng)工作原理,進行了拓撲和參數(shù)設(shè)計,并完成一套300W樣機的制作,通過相應(yīng)的仿真和實驗測試,驗證了系統(tǒng)的可行性,特別適用于頻繁減速或剎車制動的電動車輛.預(yù)計該系統(tǒng)在旅游風(fēng)景區(qū)、山城等將有很好的應(yīng)用前景.
上傳時間： 2013-07-01
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能量變換器是一種新型高壓發(fā)電機，采用高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜作為定子繞組，這種革新結(jié)構(gòu)使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網(wǎng)。因此，對能量變換器的運行進行系統(tǒng)地研究是極為必要的。本文針對能量變換器小值振蕩和穩(wěn)定性進行了深入地研究。 本文首先介紹了能量變換器的發(fā)展背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，詳盡分析了研究大型同步發(fā)電機和能量變換器穩(wěn)定性的意義。 然后，本文對能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行進行了分析，建立了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運行時的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定功率特性和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限的表達式。并分析了勵磁調(diào)節(jié)對能量變換器靜態(tài)功率特性的影響，應(yīng)用對比研究的方法，證明了能量變換器的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限都比傳統(tǒng)同步發(fā)電機高。 本文同時結(jié)合能量變換器樣機參數(shù)，系統(tǒng)分析了其穩(wěn)態(tài)小值振蕩的物理過程，推導(dǎo)了能量變換器小值振蕩時的整步轉(zhuǎn)矩系數(shù)、阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)和電流、轉(zhuǎn)矩、電磁功率各微變量的表達式，并通過仿真分析，歸納出了不計定子電阻和線路阻抗時能量變換器相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。此外，本文對考慮勵磁調(diào)節(jié)作用時小值振蕩各微變量的變化進行了仿真研究，給出了此狀態(tài)下相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。 最后，本文對能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的物理過程進行了分析，繪制了能量變換器正常運行和故障運行時的電氣圖與等值電路，結(jié)合等值電路推導(dǎo)了能量變換器相應(yīng)故障狀態(tài)下的功率表達式，并通過仿真分析與對比研究，給出了能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時的極限切除時間，得到了能量變換器的動態(tài)穩(wěn)定極限。 本文所得結(jié)論對能量變換器合理可靠的設(shè)計及運行提供了依據(jù)，具有一定的理論意義和實用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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傳統(tǒng)的整流裝置是電網(wǎng)污染的主要來源,三相電壓型PWM整流器具有輸出電壓恒定、能實現(xiàn)單位功率因數(shù)運行的特點,甚至可以實現(xiàn)電能回饋電網(wǎng).該文主要研究了三相電壓型PWM整流器,內(nèi)容包括下列方面:原理、拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、控制策略和硬件實現(xiàn).建立數(shù)學(xué)模型是研究三相PWM整流器的有效手段.分別在ABC靜止坐標(biāo)系、αβ靜止坐標(biāo)系和dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中建立了低頻和高頻數(shù)學(xué)模型.該文主要對電壓矢量定向控制和直接功率控制這兩種關(guān)于PWM整流器的控制策略進行了研究.電壓矢量定向控制包括間接電流控制和直接電流控制,該文分別介紹了它們的原理.關(guān)于直接電流控制,建立了它的仿真模型,并介紹了數(shù)字化實現(xiàn)的方法.由于電網(wǎng)電壓的諧波會惡化PWM整流器的工作性能,所以研究了改良的方法,并進行了實驗驗證.直接功率控制方法的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快、抗干擾性能好.該文介紹了瞬時功率的概念、直接功率控制的原理和電壓矢量選擇的方法.由于傳統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)表是引起無功功率控制效果差的主要原因,所以提出了改造開關(guān)狀態(tài)表的方法.仿真和實驗結(jié)果驗證了此方法的有效性.最后,對電壓矢量定向控制策略和直流功率控制策略作了比較研究.關(guān)于硬件方面,介紹了主電路LC參數(shù)的計算方法、二階有源濾波的設(shè)計方法、DSP2407的主要功能、IPM的驅(qū)動與保護.
上傳時間： 2013-04-24
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目前,在電壓互感器設(shè)計中,雖有人進行過可靠性設(shè)計利優(yōu)化設(shè)計方面的研究,但采用的方法仍為傳統(tǒng)方法.本文采用現(xiàn)代設(shè)計方法,它將有限元分析、可靠性設(shè)計技術(shù)利優(yōu)化設(shè)計技術(shù)有機的結(jié)合起來,因此采用現(xiàn)代設(shè)計方法得到的方案比利用傳統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計出的方案更加經(jīng)濟合理.首先,本文簡單介紹了電壓互感器的原理,描述了電壓互感器的分類、基本參數(shù)和誤差分析.第二,本文研究了電磁場有限元分析原理,介紹了麥克斯韋方程和電磁場微分方程.本文采用大型通用有限元分析軟件ANSYS對電壓互感器進行二維電磁場有限元分析,對電壓互感器建立了有限元數(shù)學(xué)模型和網(wǎng)格剖分,對有限元模型加載了邊界條件并進行了求解.研究了二維磁場分析單元PLANE53單元利電路模擬單元CIRCU124單元的特點及使用方法.第三,對電壓互感器的瓷套部分進行了可靠性設(shè)計.瓷套所受的彎曲負荷應(yīng)力很多,主要包括:風(fēng)力負荷產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力,地震負荷產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力,產(chǎn)品運輸中傾斜產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力.本文研究了瓷套的應(yīng)力分布的確定方法,將多種應(yīng)力疊加在一起,推出了應(yīng)力分布參數(shù)的計算公式.瓷套的應(yīng)力、強度利各設(shè)計變量均可認為服從正態(tài)分布,在設(shè)計時作為正態(tài)分布變量處理.本文應(yīng)用應(yīng)力-強度干涉理論,對電壓互感器瓷套的可靠性設(shè)計方法進行了研究.第四,研究了ANSYS軟件的優(yōu)化設(shè)計模塊,研究了采用ANSYS軟件進行優(yōu)化設(shè)計的步驟和優(yōu)化工具及方法.利用ANSYS軟件的參數(shù)化設(shè)計語言與其OPT模塊,實現(xiàn)了有限元數(shù)值計算與優(yōu)化設(shè)計的有機結(jié)合.并以額定一次電壓35KV,額定二次電壓100V,額定頻率50HZ的電壓互感器為例,進行了有限元分析計算利優(yōu)化設(shè)計.根據(jù)電壓互感器產(chǎn)品設(shè)計的實際情況,確定設(shè)計變量為繞組導(dǎo)線規(guī)格和鐵心結(jié)構(gòu)尺寸.優(yōu)化循環(huán)結(jié)束以后,可以選擇列出所有參數(shù)的數(shù)值,也可以只列出優(yōu)化變量,可以用圖顯示指定的參數(shù)隨序列號的變化情況,通過多方案的比較,得到最優(yōu)方案.將現(xiàn)代設(shè)計方法應(yīng)用于生產(chǎn)廠家,可節(jié)省研究開支,大大縮短開發(fā)周期,減少計算誤差,減少試驗費用,降低成本,提高產(chǎn)品的可靠性,因此本項目的研究具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益.
上傳時間： 2013-06-10
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超聲波電機(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,該電機不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機,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)運動或直線運動.這種電機的具有響應(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,在微型機械、機器人、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.隨著超聲波電機的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,對超聲波電機的驅(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用的控制技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點.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)合型超聲波電機樣機,實現(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的原理、發(fā)展歷史和特點,重點分析了超聲波電機驅(qū)動電源和定位控制的研究進展和存在的問題,從而引出該碩士論文的研究意義和主要內(nèi)容.2.從理論和實驗上揭示這種電機具有的高分辨率和步進特性實質(zhì),提出了利用此特性實現(xiàn)高精度的定位控制策略——步進定位法,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)合型超聲波電機樣機,實現(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)的選擇準則.3.簡要介紹了常用開關(guān)變換器結(jié)構(gòu),設(shè)計了以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)動超聲波電機所需兩項幅值、頻率、相位可調(diào)的交變方波,具有較高的通用性,為進一步開展運用較復(fù)雜控制策略的超聲波電機位置和速度伺服控制研究打下一定基礎(chǔ).
上傳時間： 2013-04-24
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永磁無刷直流電動機體積小,功率密度高,控制性能好,效率很高,在工業(yè)、車輛、家電、計算機及軍事等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,尤其在電動車應(yīng)用領(lǐng)域倍受青睞,是當(dāng)前電動車電動機研發(fā)的熱點.可以預(yù)見,隨著永磁材料和電力電子器件的價格的進一步降低,以及無刷直流電機驅(qū)動的理論研究和實踐應(yīng)用的不斷完善和提高,永磁無刷直流電機及其控制系統(tǒng)將在很多場合有廣泛的應(yīng)用前景.該文通過大量的文獻資料閱讀,在對永磁無刷直流電機的發(fā)展和現(xiàn)狀有了一個整體了解的基礎(chǔ)上,針對復(fù)合式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁無刷直流電機研制了一套弱磁恒功率控制系統(tǒng),提出一種"雙模控制"的控制策略,成功的實現(xiàn)了基速以下恒轉(zhuǎn)矩控制,基速以上弱磁恒功率控制.該文的主要內(nèi)容包括:首先介紹了永磁無刷直流電機的應(yīng)用現(xiàn)狀和基本原理,以及永磁無刷直流電機弱磁恒功率控制運行機理和難點;其次,對采用復(fù)合式永磁無刷直流電機本體的弱磁控制,詳述了其本體結(jié)構(gòu)和整套控制系統(tǒng),給出了硬件電路和軟件編程,提出了相關(guān)控制策略;最后,系統(tǒng)成功運行,獲得了相關(guān)實驗數(shù)據(jù)和波形,驗證了控制策略和系統(tǒng)設(shè)計的正確性.
上傳時間： 2013-04-24
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隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,能源問題在當(dāng)今社會中受到越來越多的關(guān)注.能量回饋系統(tǒng)可以在減緩矛盾方面發(fā)揮重要作用,無論在減少能源的浪費方面或是在新能源的利用開發(fā)上.主要運用在功率電子負載、分布式發(fā)電和電機制動能饋等場合.該文主要研究了能量回饋系統(tǒng).電力電子的逆變技術(shù)是能量回饋系統(tǒng)的核心部分,該文講述了電壓型逆變電路和電流型逆變電路在能量回饋系統(tǒng)中的工作實現(xiàn)原理.電壓型逆變電路是該文的重點,針對中國電網(wǎng)的形式,對單相和三相逆變電路作了分析,討論了幾種控制策略的選擇,提出間接電流控制中相位幅值分別控制方法和直接電流控制中滯環(huán)控制方法在逆變器并網(wǎng)中的實現(xiàn)意義.電流型有源逆變利用移相調(diào)節(jié),適合大功率場合.文章的最后部分比較分析電流型和電壓型電路的性能特點.數(shù)字化是控制領(lǐng)域發(fā)展的趨勢,在具體實現(xiàn)能量回饋系統(tǒng)的過程中,該文也充分運用數(shù)字式控制方式.在電流型逆變系統(tǒng)中,運用可編程序控制器(PLC)作為控制核心,并在MCGS組態(tài)平臺實現(xiàn)和工控機的通訊.在電壓型逆變系統(tǒng)中,將數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制中心,實現(xiàn)外圍電路工作及其控制.在以上基礎(chǔ)上,分別研制了一臺大功率晶閘管電流型有源逆變器和一臺電壓型并網(wǎng)逆變器.
上傳時間： 2013-06-20
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數(shù)字控制技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用正變得越來越廣泛，開關(guān)電源的數(shù)字控制器包含三個主要的功能模塊：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字補償器和數(shù)字脈寬調(diào)制器。本論文總結(jié)和比較了當(dāng)今國際上高頻開關(guān)電源數(shù)字控制器各個模塊的先進技術(shù)和發(fā)展方向。 數(shù)字電源要在高頻開關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域中實用化、市場化，在技術(shù)上仍然存在許多的難關(guān)需要攻克。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字脈寬調(diào)制器的分辨率問題給系統(tǒng)帶來了極限環(huán)振蕩的隱患，采樣時滯現(xiàn)象增加了實現(xiàn)電源的電壓調(diào)節(jié)快速動態(tài)響應(yīng)特性的難度，同時數(shù)字補償器必須在一個開關(guān)周期內(nèi)完成若干次乘法和加法運算以便及時更新占空比信息，從而對數(shù)字控制器的運算速度提出了非常高的要求。本文集中研究和討論解決這些技術(shù)難點的途徑，利用matlab中的SISOTOOL塊，通過直接數(shù)字設(shè)計提出了2P2Z的數(shù)字補償算法。按照高頻開關(guān)電源的設(shè)計步驟，本文對主要元器件進行了參數(shù)的計算以及選型，并利用matlab中的SIMULINK模塊對電路的穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)性能進行仿真研究。 為了對理論分析和仿真研究進行驗證，本文設(shè)計實現(xiàn)了一款基于DSPic30F2020高性能數(shù)字信號處理器并采用2P2Z控制算法的高頻全橋拓撲大功率通信一次電源整流模塊。實驗結(jié)果表明，該數(shù)字電源方案穩(wěn)定可靠，性能參數(shù)優(yōu)異，能夠滿足應(yīng)用的需要。
上傳時間： 2013-04-24
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無刷直流電機是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速發(fā)展起來的一種新型機電一體化電機.隨著無刷直流電機在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,無位置傳感器控制方法的優(yōu)勢也越來越明顯,特別是"反電勢法"無刷直流電機控制方法已經(jīng)發(fā)展成為最實用的無位置傳感器控制方法.論文在介紹常用的無位置傳感器無刷直流電機控制方法的基礎(chǔ)上,詳細分析了"反電勢法"無刷直流電機控制原理.深入研究了三種反電勢過零檢測方法,設(shè)計了反電勢過零檢測電路,并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進行了分析,給出了補償方法.以變頻空調(diào)壓縮機用無刷直流電機為樣機,設(shè)計了"反電勢法"無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路,詳細介紹 電路各個組成部分,同時介紹了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施.論文介紹了"反電勢法"無刷直流電機控制常用的起動方法,深入討論了"三段式"起動技術(shù),對"三段式"起動技術(shù)中轉(zhuǎn)子預(yù)定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進行了詳細的分析,并對外同步加速過程中出現(xiàn)的超前換相和滯后換相現(xiàn)象進行了深入的研究.提出了一種新的利用反電勢過零點實現(xiàn)電機最佳換相邏輯的方法,這種方法不但可以實現(xiàn)電機調(diào)速,而且在電機起動過程中,使外同步到自同步的切換更加容易.實驗結(jié)果驗證了這種方法的正確性.
上傳時間： 2013-04-24
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該論文在研究永磁同步電動機運行原理的基礎(chǔ)上詳細討論了其變頻調(diào)速的理論并且設(shè)計了一套基于DSP的永磁同步電動機磁場定向矢量控制系統(tǒng).永磁同步電動機相對感應(yīng)電動機來說具有體積小、效率高以及功率密度大等優(yōu)點,因此自從上個世紀80年代,隨著永磁材料性能價格比的不斷提高,以及電力電子器件的進一步發(fā)展,永磁同步電動機的研究也進入了一個新的階段.永磁同步電動機既區(qū)別于感應(yīng)電動機又與電勵磁同步電動機相比有自身的特點,因此該論文首先從永磁同步電動機的本身出發(fā),討論了其穩(wěn)態(tài)運行原理,分析了永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩特性、功率特性及效率.矢量控制理論的發(fā)明是交流調(diào)速領(lǐng)域中的一個重大突破,該論文詳細討論了永磁同步電動機的矢量控制,在推導(dǎo)其精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上分析了矢量控制理論用于永磁同步電動機控制的幾種電路控制策略,包括了i<,d>=0控制、cosψ=1控制,以及最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方式,并且開發(fā)出基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機的矢量控制系統(tǒng),給出了其軟、硬件的設(shè)計方案.弱磁控制是永磁同步電動機矢量控制又一方面,論文分析了永磁同步電動機弱磁調(diào)速的原理以及弱磁擴速困難的原因,并由此提出了兩種特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的新弱磁方案.直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制后交流調(diào)速領(lǐng)域的又一個高性能控制方法,論文最后討論了直接轉(zhuǎn)矩控制理論在永磁同步電動機控制上的運用,并使MATLAB工具對永磁同步電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究,仿真結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制具有動態(tài)性能好,靜差小以及魯棒性好的特點.
標(biāo)簽： 永磁同步電動機 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-06
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