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本文以負載周期性交化而轉(zhuǎn)速基本不變類負載的輕載調(diào)壓節(jié)能控制器為研究對象。研究了以異步電動機的調(diào)壓節(jié)能原理、控制策略、觸發(fā)脈沖的選擇、調(diào)壓過程振蕩現(xiàn)象的原因、解決方案、動態(tài)仿真模型等關(guān)鍵技術(shù)。 本文研究成果主要包括以下幾個方面： 1.利用解析法分析了負載周期變化的恒轉(zhuǎn)矩負載的調(diào)壓節(jié)能原理,得到了異步電動機的調(diào)壓特性曲線,指出了幾種控制方法的本質(zhì)是一定負載范圍內(nèi)的恒轉(zhuǎn)差率控制。比較了負載轉(zhuǎn)矩對幾種控制方法的控制范圍、節(jié)能效果的影響并且通過仿真和實驗驗證了理論分析的正確性。同時分析了風(fēng)機水泵的調(diào)壓特性,為異步電動機的節(jié)能控制器的方案設(shè)計以及為分析實際控制中遇到的問題打下理論基礎(chǔ)。 2.設(shè)計了晶閘管調(diào)壓的主電路、選擇晶閘管及其相應(yīng)的保護器件,通過實驗和仿真對比分析了雙窄脈沖和寬脈沖觸發(fā)板在電動機周期變化負載調(diào)壓時的差別。設(shè)計了以ARM7/LPC2214為控制器的硬件電路原理圖、PCB、液晶顯示器、串口通信、節(jié)能控制等部分的軟硬件的調(diào)試,為實驗和控制算法的實現(xiàn)作了鋪墊。 3.通過實驗和仿真,分析了以電源電壓為同步信號的三相晶閘管調(diào)壓過程產(chǎn)生電流振蕩的影響因素,即負載轉(zhuǎn)矩,移相觸發(fā)角的大小,電機的轉(zhuǎn)動慣量,負載的性質(zhì)。說明了電壓同步信號觸發(fā)方式的適用范圍,分析引起電流振蕩的本質(zhì),提出了以電流為同步信號的解決方案,為實現(xiàn)異步電動機調(diào)壓節(jié)能的動態(tài)控制算法掃清了障礙,提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度。 4.建立了基于MATLAB/Simulink節(jié)能控制系統(tǒng)動態(tài)仿真模型,實現(xiàn)了系統(tǒng)動態(tài)跟蹤負載變化自動調(diào)整電機的端電壓,提高電機在空載和輕載時的效率和功率因數(shù),驗證了理論分析的正確性。 5.通過實驗靜態(tài)地分析了調(diào)壓后電機的節(jié)能效果。
標簽：
異步電動機
調(diào)壓
節(jié)能控制
上傳時間：
2013-05-20
上傳用戶：jjq719719
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矢量變換控制的異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種高性能的調(diào)速系統(tǒng)，已經(jīng)在許多需要高精度、高性能的場合中得到應(yīng)用。以矢量變換為基礎(chǔ)的許多控制方法，諸如無速度傳感器控制、自適應(yīng)控制等正在發(fā)展中。本文對異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)進行了研究，利用異步電動機在二相同步旋轉(zhuǎn)MT坐標系下的數(shù)學(xué)模型，使用MATLAB中的仿真工具箱SIMULINK分別對開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)進行了仿真。在開環(huán)控制系統(tǒng)的仿真中，推導(dǎo)出一種異步電動機在MT坐標系下的仿真模型，該模型具有結(jié)構(gòu)簡單、靜態(tài)、動態(tài)性能良好的特點，同時這個仿真模型也用于閉環(huán)系統(tǒng)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真中，設(shè)計了一個速度、磁鏈閉環(huán)的電流滯環(huán)型PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)，并且使這個閉環(huán)系統(tǒng)在SIMULINK中加以實現(xiàn)。本文同時還應(yīng)用非線性反饋解耦理論將矢量控制的閉環(huán)系統(tǒng)分解為線性化的轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子磁鏈子系統(tǒng)，兩個子系統(tǒng)中的速度調(diào)節(jié)器和磁鏈調(diào)節(jié)器可按線性理論設(shè)計。仿真結(jié)果證明這兩個變頻調(diào)速系統(tǒng)具有良好的動態(tài)、靜態(tài)性能。其中的一些仿真模塊也可用于其它控制策略的變頻調(diào)速系統(tǒng)中。
標簽：
MatiabSimulink
異步電動機
變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：417313137
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對于負荷大范圍呈周期性變化的某些感應(yīng)電動機來說,在一個工作周期中可能會出現(xiàn)重載、輕載(空載)的工況,甚至?xí)霈F(xiàn)異步發(fā)電狀態(tài).如繼續(xù)按照常規(guī)方式供電,則會有大量電能損耗.以往研究表明,重載通電、輕載與發(fā)電工況斷電的運行方式,節(jié)能效果顯著;但頻繁切換電源所引起的沖擊電流限制了該方法的應(yīng)用.該文結(jié)合感應(yīng)電動機新型節(jié)能系統(tǒng)課題,研究用可探硅控制電動機來抑制沖擊電流.該文主要研究電機在同步速附近不同運行工況下,用晶閘管投切電源引起的電機對稱、不對稱情況下過渡過程的建模,以及Simulink仿真問題.
標簽：
晶閘管
控制
感應(yīng)電動機
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：s363994250
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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.
標簽：
無刷直流電機
恒功率
弱磁控制
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：user08x
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本文對感應(yīng)電動機軟起動過程中存在的電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速振蕩問題進行了系統(tǒng)的理論分析和實驗研究.論文首先根據(jù)感應(yīng)電動機的數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB仿真工具建立了感應(yīng)電動機軟起動的通用仿真模型,其次分析了晶閘管觸發(fā)角度、機組的轉(zhuǎn)動慣量、負載轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)子電阻這四個因素對振蕩的影響,進而探討了感應(yīng)電動機軟起動過程中出現(xiàn)電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速振蕩的原因.結(jié)果表明:在感應(yīng)電動機軟起動過程中,當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速并在其附近變化時,電動機的續(xù)流角會大幅度變化,當續(xù)流角圍繞晶閘管的觸發(fā)角變化時,三相交流調(diào)壓電路的輸出電壓會產(chǎn)生振蕩,在電動機定、轉(zhuǎn)子磁場的相互作用下會使振蕩加劇,因而就會造成電動機電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速的振蕩.特別需要指出的是電動機在軟起動過程中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速振蕩是在同步轉(zhuǎn)速附近振蕩而并非象有些文章所說的在低速下振蕩.根據(jù)上述原因,本文提出了采用關(guān)斷角控制的新型控制策略,這種控制策略是使電動機在起動過程中的電流關(guān)斷角由某一初始值逐漸減小到零,利用該方法可以使感應(yīng)電動機起動過程中的續(xù)流角始終小于晶閘管的觸發(fā)角,這樣續(xù)流角的變化就不會引起電動機端電壓的振蕩,因而就從根本上消除了感應(yīng)電動機軟起動過程中的振蕩現(xiàn)象.文中首先通過仿真驗證了該控制策略的正確性,在此基礎(chǔ)上研制了基于關(guān)斷角控制的感應(yīng)電動機軟起動裝置的硬件電路和軟件程序,并進行了樣機試驗,實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性.另外,文中還探討了軟起動對于感應(yīng)電動機起動過程中轉(zhuǎn)軸扭矩振蕩的影響.大型感應(yīng)電動機驅(qū)動大轉(zhuǎn)動慣量負載直接起動時,其轉(zhuǎn)子軸上會出現(xiàn)過大的扭矩振蕩,這是由于定子繞組中電源頻率的電流與轉(zhuǎn)子中直流電流相互作用產(chǎn)生的具有轉(zhuǎn)差頻率的電磁轉(zhuǎn)矩分量造成的.采用軟起動會使電動機起動時轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的直流電流分量大為減小,進而可以減小電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差頻率分量,故可以有效地抑制感應(yīng)電動機起動過程中作用在轉(zhuǎn)軸上過大的扭矩振蕩.
標簽：
感應(yīng)電動機
軟起動
過程
上傳時間：
2013-07-13
上傳用戶：天誠24
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直流電動機具有運動效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點,但傳統(tǒng)的直流電動機均采用電刷,以機械方法進行換向,因而存在致命弱點,再加上制造成本高及維修困難等缺點,從而限制了它的應(yīng)用范圍.近年來隨著永磁材料、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展而成熟起來的永磁無刷直流電動機(Brushless Direct Current Motor-BIDCM)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低且可靠性高的特點,因而得到了廣泛的應(yīng)用.該文研究的對象是由兩套三相無刷直流電動機組成的六相無刷直流電動機,每套繞組三相對稱,兩套繞組對應(yīng)相之間相差30°電角度.重點研究六相無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩特性和系統(tǒng)的可靠性.在分析無刷直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上,闡述了三相無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動的原因,在此基礎(chǔ)上提出六相無刷直流電動機.分析結(jié)果表明,六相無刷直流電動機的轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)于三相無刷直流電機,并且系統(tǒng)的可靠性也較高.該文對無刷直流電動機的工作原理進行了詳盡的分析,建立了三相和六相無刷直流電動機的數(shù)學(xué)模型.并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相和六相無刷直流電動機的系統(tǒng)仿真模型.該系統(tǒng)仿真模型采用雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為電流環(huán)(采用滯環(huán)調(diào)節(jié)),外環(huán)為速度環(huán)(采用PI調(diào)節(jié)).對所得的仿真結(jié)果進行分析,表明與理論分析相吻合,證明了六相無刷直流電動機仿真模型的正確性.對兩套繞組可能出現(xiàn)的故障進行仿真分析,結(jié)果表明六相無刷直流電動機具有較強的容錯能力.由此得出結(jié)論,該文提出的六相無刷直流電動機方案是可行的.由于繞組在電機的結(jié)構(gòu)中占有相當重要的位置,該文利用槽號相位表,設(shè)計了三相和六相無刷直流電動機的繞組.對槽號的分配,線圈的連接作了詳細地說明.該文還對三相和六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢進行了諧波分析,分析結(jié)果表明了六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢高次諧波含量要少于三相無刷直流電動機.
標簽：
六相
無刷直流電動機
上傳時間：
2013-07-13
上傳用戶：
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永磁無刷直流電動機是一種先進的集電力電子變換器與永磁電機本體于一體的機電一體化系統(tǒng),它既具備交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便的一系列優(yōu)點,又具備直流電動機運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好的諸多特點.正是由于這些原因,自上世紀末起,逐漸形成永磁無刷直流電機的研究熱潮.在此背景下,本文以此為課題,對永磁無刷直流電機系統(tǒng)進行了一些理論分析和實踐應(yīng)用.本文首先在綜合國內(nèi)外有關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,分析了永磁無刷直流電機的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢,提出了目前存在的一些問題.介紹了永磁無刷直流電機的結(jié)構(gòu)和運行原理,推導(dǎo)出永磁無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型.針對永磁無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩脈動,本文詳細分析了各種調(diào)制斬波方式對注入電機電流以及轉(zhuǎn)矩脈動的影響,比較分析各種斬波方式下系統(tǒng)運行情況,提出一種有利于減少轉(zhuǎn)矩波動的斬波方式.同時,本文還提出了一種回饋制動的方式,進一步提升系統(tǒng)性能,節(jié)約能源.在大型永磁電機磁極設(shè)計中,通常采用多塊磁鋼來組成勵磁磁極.考慮到磁鋼本體的分散性和加工誤差,本文從工程實際應(yīng)用出發(fā),提出了一種磁鋼優(yōu)化配置方法,保證每個磁極中各段磁鋼產(chǎn)生的合成磁密幅值接近相等且通量均衡,從電機本體設(shè)計角度上提高系統(tǒng)性能.本文在理論分析基礎(chǔ)上,以單片機和功率智能模塊為硬件平臺,實現(xiàn)了一套多相永磁無刷直流電機系統(tǒng).針對理論分析,進行了各種方案的比較分析,經(jīng)過試驗結(jié)果和仿真分析結(jié)果,進一步支持了論證了理論分析正確性和實用性.同時,對于實際應(yīng)用中的一些問題,本文也做了一些工作,提出一些分析和改進.
標簽：
多相
無刷
直流電機控制
上傳時間：
2013-08-04
上傳用戶：ca05991270
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永磁無刷直流電動機利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機械換相，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于永磁無刷直流電動機本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動，從而使電機運行性能存在缺陷，限制了它在精密傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對如何減小和抑制自控式永磁電動機轉(zhuǎn)矩脈動這一問題，提出了一種混合控制策略：利用原有的六個離散位置信號，在三三導(dǎo)通控制策略的基礎(chǔ)上，融入矢量控制策略，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，來實現(xiàn)近似正弦波電流驅(qū)動，可以在不增加系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，較好地抑制電磁轉(zhuǎn)矩脈動，并通過實驗驗證其正確性，其主要內(nèi)容如下： 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動機的運行原理，給出了電機的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機及控制系統(tǒng)的仿真模型，并給出了仿真和實驗波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機控制器的設(shè)計，并對系統(tǒng)主電路、驅(qū)動模塊、電流檢測、過壓保護等電路作了詳細的介紹，對設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題進行分析，搭建了整個系統(tǒng)的硬件平臺。 第四章介紹了常規(guī)的矢量控制技術(shù)，提出了一種混合控制策略的新方法：利用霍爾位置傳感器的六個位置信號，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，從而達到控制器簡單、轉(zhuǎn)矩脈動降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運行性能。 第五章在前幾章分析的基礎(chǔ)上，完整給出了混合控制策略的軟件編程方法，并按照模塊化的思想，把軟件分成多個獨立模塊，并重點介紹了系統(tǒng)啟動、轉(zhuǎn)速計算、轉(zhuǎn)子位置計算、sinθ和cosθ的計算、PWM輸出等幾個部分，并給出實驗波形驗證其可行性。
標簽：
直流無刷電機
方法研究
驅(qū)動
上傳時間：
2013-05-30
上傳用戶：時代將軍
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永磁電動機相比其他類型的電動機其性能指標突出，將廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。但是隨著電機工業(yè)朝著大容量、高功率密度、小體積的趨勢發(fā)展，永磁電動機溫升與其它各項指標在配合上發(fā)生了分歧。為了解決這些問題，就要對永磁電機進行合理的冷卻設(shè)計及溫度計算。永磁電機的溫升計算除了要考察定子繞組處的受熱，同時也要兼顧永磁體的溫度情況‰本文對永磁電機的溫度計算及冷卻系統(tǒng)進行了如下分析設(shè)計： 首先，通過電磁學(xué)與傳熱學(xué)、流體力學(xué)等邊緣學(xué)科，對永磁電機進行溫度場分析。其中對自冷徑向永磁電機溫度場進行詳細地分析與計算。利用等效熱網(wǎng)絡(luò)法，即離散網(wǎng)格，使參數(shù)集中化，列出方程組，解出各剖分點的溫度值。采用與其相對應(yīng)的經(jīng)驗公式及實驗結(jié)果確定永磁電機的散熱系數(shù)。 其次對徑向永磁電機的損耗分布進行說明，不僅從數(shù)量上對槽內(nèi)繞組損耗和端部繞組損耗做出了區(qū)分，而且從理論上對定子軛部和定子齒部的損耗進行分析，以確保在損耗分布上盡量使誤差減少。其次利用ANSYS、ANSOFT軟件，采用有限元方法對永磁電機穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)時的溫度分布情況進行分析。利用上述方法對TYJS機床電機4.4kW-3000進行分析，比較其理論值與實驗值之問的誤差，結(jié)果比較滿意。 最后，本文對5kW-450雙定子-單轉(zhuǎn)子盤式電機的溫度場進行分析。由于徑向電機與盤式電機在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，分別對盤式電機的損耗分布、散熱系數(shù)的求取等不同之處與徑向電機進行比較。對盤式電動機外部冷卻系統(tǒng)的設(shè)計上，采用假定系數(shù)法，反推風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，合理地設(shè)計了該樣機的冷卻系統(tǒng)。通過以上的分析，能夠較準確計算電機的溫度值，從中得出其局部過熱點。這樣給電機的改進和研制都帶來了方便。
標簽：
永磁電機
冷卻
溫升計算
上傳時間：
2013-06-14
上傳用戶：szchen2006
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永磁無刷直流電動機具有慣量小、控制簡單、動態(tài)性能好等優(yōu)良特性，因此在航天、機器人、數(shù)控機床等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無刷直流電機在國外已經(jīng)成功應(yīng)用于對系統(tǒng)要求較高的場合，近年來在國內(nèi)也引起了廣泛的興趣。本課題針對輪式機器人，設(shè)計了無刷直流電動機并設(shè)計相應(yīng)控制系統(tǒng)。 首先，本課題分析了機器人用無刷直流電動機的組成結(jié)構(gòu)、繞組連接，并對三相無刷直流電動機星角接工作方式進行比較，按照無刷直流電動機兩種模式運行、多極分數(shù)槽等特點進行局部設(shè)計。最終以爬坡時狀態(tài)為參考，經(jīng)過多次計算得到無刷直流電動機的初始設(shè)計方案。 其次，為了提高設(shè)計的可靠性及設(shè)計成本，本課題用MaxwellRMxprt和Maxwell 2D有限元分析軟件來對所設(shè)計的電磁設(shè)計方案進行驗證。應(yīng)用Maxwell 2D軟件進一步對設(shè)計方案進行分析和校驗，以校核仿真結(jié)果參數(shù)能否與設(shè)計方案相吻合。 最后設(shè)計了無刷直流電動機的PIC單片機控制系統(tǒng)并對無刷直流電動機進行系統(tǒng)仿真。控制系統(tǒng)CPU采用PIC16F877單片機，它能夠提供最佳的性能價格比。系統(tǒng)采用IGBT 專用柵極驅(qū)動集成電路IR2130，來控制系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)仿真采用MATLAB/SIMULINK軟件，檢驗所設(shè)計電機在系統(tǒng)中的性能。 結(jié)論，本課題主要包括五部分：無刷直流電動機繞組連接分析，初始數(shù)據(jù)方案設(shè)計，Maxwell對電磁設(shè)計方案進行驗證，設(shè)計PIC單片機控制系統(tǒng)，應(yīng)用MATLAB對電機控制系統(tǒng)進行仿真。通過這五部，本文完成了輪式機器人用無刷直流電動機進行設(shè)計及相應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計。
標簽：
輪式機器人
無刷直流電動機
上傳時間：
2013-07-28
上傳用戶：long14578
