隨著大功率開關(guān)器件、集成電路及高性能的磁性材料的進(jìn)步，采用電子換相原理工作的無刷直流電機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。無刷直流電動(dòng)機(jī)既具有交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率高、無勵(lì)磁損耗及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用同益普及。 普通無刷直流電機(jī)存在著轉(zhuǎn)子位置傳感器，當(dāng)電機(jī)尺寸較小時(shí)轉(zhuǎn)子位置傳感器難于安裝并且維修困難，另外傳統(tǒng)的霍爾元件溫度特性不好，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性變差，所以在一些小型，輕載啟動(dòng)條件下，無位置傳感器無刷直流電機(jī)就成為理想選擇，并具有廣闊的發(fā)展前景。 同時(shí)隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，微處理器越來越多的用在控制系統(tǒng)中。許多復(fù)雜但有效的算法越來越多的用于電機(jī)控制當(dāng)中。但是在無位置傳感器無刷直流電機(jī)，應(yīng)用時(shí)往往需要精確的速度控制，尤其在高速運(yùn)行場(chǎng)合，對(duì)信號(hào)反饋控制靈敏度的要求更為嚴(yán)格，并且算法也比較復(fù)雜。傳統(tǒng)的微處理器如 5l、96系列在實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制時(shí)，由于本身指令功能不強(qiáng)，乘除法所用周期過多，外圍電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度慢，資源相對(duì)較少，使其不能很好的完成對(duì)無位置傳感器無刷直流電機(jī)的控制。美國(guó)TI公司專門為電機(jī)的數(shù)字化控制設(shè)計(jì)的16位定點(diǎn)DSP控制器 TMS320X240集DSP的信號(hào)高速處理能力及適用于電機(jī)控制的優(yōu)化的外圍電路于一體，可以為高性能，復(fù)雜傳動(dòng)控制提供可靠高效的信號(hào)處理與控制硬件。本論文所研究的無位置傳感器無刷直流電機(jī)DSP控制系統(tǒng)即為滿足這一需要而設(shè)計(jì)的。 本論文首先對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)及其無位置傳感器控制的基本原理以及DSP芯片 TMS320F240進(jìn)行了必要的介紹，并且對(duì)基于反電勢(shì)檢測(cè)法的DSP實(shí)現(xiàn)作了詳細(xì)的分析，包括對(duì)反電勢(shì)檢測(cè)及其相位實(shí)時(shí)修正方法，電機(jī)換流的實(shí)現(xiàn)，速度、電流雙閉環(huán)控制算法，電機(jī)的啟動(dòng)分析，正反轉(zhuǎn)控制，速度的調(diào)節(jié)，制動(dòng)、保護(hù)等都做了——詳細(xì)論述。本論文還對(duì)控制系統(tǒng)的控制及功率部分硬件作了詳細(xì)的分析。最后本論文對(duì)軟件的具體實(shí)現(xiàn)作了具體的闡述。 根據(jù)本論文所述的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的無刷電機(jī)無位置傳感器DSP控制系統(tǒng)，可以獲得良好的速度控制性能。而且，DSP技術(shù)不僅使系統(tǒng)獲得了高精度，高可靠性，還簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)的可靠性。具有控制靈活，智能水平高，參數(shù)易改等優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： DSP 無刷直流電機(jī) 無位置傳感器
上傳時(shí)間： 2013-05-28
上傳用戶：Alibabgu
目前,在電壓互感器設(shè)計(jì)中,雖有人進(jìn)行過可靠性設(shè)計(jì)利優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)方法,它將有限元分析、可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)利優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來,因此采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法得到的方案比利用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出的方案更加經(jīng)濟(jì)合理.首先,本文簡(jiǎn)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(chǎng)有限元分析原理,介紹了麥克斯韋方程和電磁場(chǎng)微分方程.本文采用大型通用有限元分析軟件ANSYS對(duì)電壓互感器進(jìn)行二維電磁場(chǎng)有限元分析,對(duì)電壓互感器建立了有限元數(shù)學(xué)模型和網(wǎng)格剖分,對(duì)有限元模型加載了邊界條件并進(jìn)行了求解.研究了二維磁場(chǎng)分析單元PLANE53單元利電路模擬單元CIRCU124單元的特點(diǎn)及使用方法.第三,對(duì)電壓互感器的瓷套部分進(jìn)行了可靠性設(shè)計(jì).瓷套所受的彎曲負(fù)荷應(yīng)力很多,主要包括:風(fēng)力負(fù)荷產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力,地震負(fù)荷產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力,產(chǎn)品運(yùn)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(jì)算公式.瓷套的應(yīng)力、強(qiáng)度利各設(shè)計(jì)變量均可認(rèn)為服從正態(tài)分布,在設(shè)計(jì)時(shí)作為正態(tài)分布變量處理.本文應(yīng)用應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論,對(duì)電壓互感器瓷套的可靠性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究.第四,研究了ANSYS軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊,研究了采用ANSYS軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)語言與其OPT模塊,實(shí)現(xiàn)了有限元數(shù)值計(jì)算與優(yōu)化設(shè)計(jì)的有機(jī)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(jìn)行了有限元分析計(jì)算利優(yōu)化設(shè)計(jì).根據(jù)電壓互感器產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,確定設(shè)計(jì)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(hào)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(jì)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(jì)算誤差,減少試驗(yàn)費(fèi)用,降低成本,提高產(chǎn)品的可靠性,因此本項(xiàng)目的研究具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.
標(biāo)簽： 電壓互感器 設(shè)計(jì)方法
上傳時(shí)間： 2013-06-10
上傳用戶：tuilp1a
本文在分析干式電力變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和電場(chǎng)分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了四種電場(chǎng)分析模型：二維和三維高壓繞組電場(chǎng)分析模型、二維和三維端部電場(chǎng)分析模型。以SG10型H級(jí)絕緣空氣自冷干式變壓器為具體分析對(duì)象，采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)四個(gè)電場(chǎng)模型進(jìn)行了有限元建模，并完成了有限元分析，得出相應(yīng)的干式電力變壓器絕緣的電場(chǎng)強(qiáng)度和分布分析結(jié)果。 在深入理解ANSYS有限元分析軟件接口的基礎(chǔ)上，編寫了以APDL參數(shù)化語言為基礎(chǔ)的命令流程序，并采用C++Builder6.0軟件編寫了實(shí)現(xiàn)模型修改和結(jié)果顯示的程序，完成了干式電力變壓器電場(chǎng)有限元分析系統(tǒng)的開發(fā)。應(yīng)用該軟件，用戶可以對(duì)四個(gè)模型的絕緣結(jié)構(gòu)尺寸、介電常數(shù)等參數(shù)直接進(jìn)行修改，在調(diào)用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析后，可以得到非常直觀的相應(yīng)干式電力變壓器絕緣的電場(chǎng)強(qiáng)度和分布結(jié)果，包括顯示電場(chǎng)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度值及其位置，以及用圖像方式顯示模型的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量圖利分布云圖。本文工作對(duì)于研究干式電力變壓器的電場(chǎng)分布以及絕緣合理設(shè)計(jì)具有工程意義。
標(biāo)簽： 電力變壓器 有限元分析 電場(chǎng)
上傳時(shí)間： 2013-06-26
上傳用戶：tianyi223
艦船、飛機(jī)、移動(dòng)通訊、石油鉆井平臺(tái)等獨(dú)立系統(tǒng)中有許多交直流電力并存的場(chǎng)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(lì)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(lì)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(duì)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(duì)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(chǎng)以確定電機(jī)的主要尺寸，并討論了不同軟磁材料尺寸對(duì)電機(jī)的影響。文中還根據(jù)電磁場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用傅立葉級(jí)數(shù)計(jì)算了電機(jī)的空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以用于預(yù)測(cè)電機(jī)的性能，使用能量攝動(dòng)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(chǎng)和溫度場(chǎng)耦合的方式計(jì)算了電機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫度場(chǎng)。 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(duì)電機(jī)運(yùn)行性能進(jìn)行研究時(shí)，可以得到簡(jiǎn)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(huì)忽略掉氣隙磁場(chǎng)中的諧波分量，為了對(duì)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(dòng)勢(shì)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(tái)電勵(lì)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(shì)。
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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在國(guó)內(nèi)，目前工控領(lǐng)域廣泛用到的伺服系統(tǒng)(包括伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器)有整套購買國(guó)外某一個(gè)廠商的，也有自己開發(fā)電機(jī)，然后購買國(guó)外的伺服驅(qū)動(dòng)器來配置伺服系統(tǒng)。前一種情況伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器之間的整合程度是比較高，而后一種情況伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)容易忽視與之配套的伺服驅(qū)動(dòng)器的控制策略以及伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓，輸出電流特點(diǎn)，很容易造成所設(shè)計(jì)的伺服電機(jī)不能充分發(fā)揮其性能以及材料的不合理利用。本文討論了作為伺服電機(jī)用的永磁同步電動(dòng)機(jī)在整合伺服驅(qū)動(dòng)器控制方式和輸出電壓、電流特性下的設(shè)計(jì)過程。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)作為伺服電機(jī)較其他類型的電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，接著以永磁同步電動(dòng)機(jī)作為伺服電機(jī)，對(duì)給定指標(biāo)要求的永磁同步電動(dòng)機(jī)，在永磁體分別采用表面安裝和內(nèi)置兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)時(shí)進(jìn)行了場(chǎng)路結(jié)合的設(shè)計(jì)與分析，分析了在磁場(chǎng)定向控制方式下兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作特性、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。得出了永磁體表面安裝轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)作為伺服電機(jī)時(shí)更適合磁場(chǎng)定向控制運(yùn)行的結(jié)論。 此外，從已經(jīng)成功設(shè)計(jì)了的永磁同步電動(dòng)機(jī)出發(fā)，整合所設(shè)計(jì)的永磁同步電動(dòng)機(jī)將要采用的驅(qū)動(dòng)器其控制方式，并在一些有依據(jù)的假設(shè)前提下確定了電機(jī)的能量包函數(shù)(包括功率、轉(zhuǎn)速等一些額定指標(biāo))與一些主要尺寸函數(shù)表達(dá)式。初步得出了一種行之有效的、快速確定使用同一套定轉(zhuǎn)子沖片伺服電機(jī)尺寸的方法。 最后試制了樣機(jī)以及其在伺服驅(qū)動(dòng)器下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并比較分析了實(shí)驗(yàn)和理論分析的結(jié)果。
標(biāo)簽： 三相交流 伺服 永磁同步電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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開關(guān)磁阻電機(jī)（SR電機(jī)）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（SRD）是一種先進(jìn)的機(jī)電一體化裝置，但是其較大的振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為主題展開理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動(dòng)是SR電機(jī)噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計(jì)算是研究SR電機(jī)振動(dòng)噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導(dǎo)出徑向力的解析表達(dá)式，定性分析了徑向力與電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理，推導(dǎo)出基于矢量磁勢(shì)的電磁力計(jì)算公式。該計(jì)算方法求解電磁力時(shí)只需進(jìn)行一次磁場(chǎng)計(jì)算，不但減小了計(jì)算量，同時(shí)計(jì)算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計(jì)算方法，求出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對(duì)在SRD性能仿真時(shí)，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時(shí)，而且對(duì)有限元計(jì)算數(shù)據(jù)量要求高的問題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線性模型辨識(shí)能力，成功進(jìn)行了SR電機(jī)磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計(jì)算的模型訓(xùn)練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SR電機(jī)精確解析數(shù)學(xué)模型。因?yàn)镾R電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動(dòng)噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動(dòng)幅值角度探討了SR電機(jī)主要尺寸的確定；接著從對(duì)稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機(jī)相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對(duì)一些常用的降低電機(jī)機(jī)械噪聲的措施和方法進(jìn)行了綜述。系統(tǒng)振動(dòng)特性的研究對(duì)于減小振動(dòng)噪聲十分重要。本文從振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)，導(dǎo)出了從激振力到振動(dòng)加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動(dòng)解；然后利用機(jī)電類比法得出了SR電機(jī)定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動(dòng)振幅的解析解，定性分析了影響振動(dòng)振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機(jī)三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機(jī)三維有限元模型，分析得出了加強(qiáng)繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的模態(tài)分析結(jié)果和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)了模態(tài)分析的有效性。仿真是計(jì)算SRD系統(tǒng)性能和預(yù)估電機(jī)振動(dòng)的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對(duì)SRD系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動(dòng)態(tài)性能仿真以及負(fù)載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)SR電機(jī)的開關(guān)角進(jìn)行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場(chǎng)有限元計(jì)算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對(duì)徑向力波形進(jìn)行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機(jī)設(shè)計(jì)階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機(jī)定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機(jī)噪聲的首要條件。合適的控制策略對(duì)于SR電機(jī)減振降噪是必不可少的。本文理論推導(dǎo)出三步換相法的時(shí)間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻(xiàn)的結(jié)論在阻尼比較小時(shí)有更好的減振效果。針對(duì)SR電機(jī)運(yùn)行中可能出現(xiàn)多個(gè)模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對(duì)三步換相法的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對(duì)兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時(shí)間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動(dòng)態(tài)仿真證明這些方案是切實(shí)有效的，達(dá)到了預(yù)期效果。最后在直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩?cái)夭ǘ际褂萌綋Q相法，和在相關(guān)斷時(shí)刻根據(jù)實(shí)際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機(jī)振動(dòng)噪聲，并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)方法，最終形成了一套完整的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。設(shè)計(jì)并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機(jī)控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對(duì)稱半橋功率電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實(shí)現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。本文最后對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，對(duì)比轉(zhuǎn)矩測(cè)量值與轉(zhuǎn)矩有限元計(jì)算值，驗(yàn)證了磁場(chǎng)有限元計(jì)算的有效性。然后對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了空載與負(fù)載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對(duì)比運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分證實(shí)了本文所提出的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略的有效性。本課題組承擔(dān)了國(guó)家十·五863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)：“EQ6110HEV混合動(dòng)力城市公交車用電機(jī)及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項(xiàng)目的資助下完成，并且本文關(guān)于電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機(jī)械降噪措施等的結(jié)論已在該項(xiàng)目的60kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上得到證實(shí)。
標(biāo)簽： 開關(guān)磁阻電機(jī) 減 降噪
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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開發(fā)和研制無鐵心永磁電機(jī)是當(dāng)前電機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要課題，無鐵心永磁電機(jī)可以解決傳統(tǒng)有鐵心電機(jī)存在的重量重、損耗高、振動(dòng)噪聲大等問題。開發(fā)無鐵心永磁電機(jī)需要準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)的參數(shù)和性能，而實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的重要前提是獲得正確的磁場(chǎng)分布。無鐵心永磁電機(jī)氣隙外沒有鐵磁材料，其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了無鐵心永磁電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)屬于三維開域磁場(chǎng)，開域磁場(chǎng)工程問題的計(jì)算是近年來計(jì)算電磁學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。 本文的研究?jī)?nèi)容是國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計(jì)劃項(xiàng)目“新型稀土永磁電機(jī)設(shè)計(jì)與集成技術(shù)”的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對(duì)無鐵心永磁電機(jī)的實(shí)際工程問題，計(jì)算方法的選擇力求既能保證一定的計(jì)算精度，又能節(jié)約計(jì)算機(jī)內(nèi)存和CPU時(shí)間。根據(jù)對(duì)各種開域電磁場(chǎng)計(jì)算方法的分析比較，本文將漸近邊界條件法和有限元法結(jié)合解決無鐵心永磁電機(jī)三維開域磁場(chǎng)計(jì)算問題。 本文主要由以下幾部分組成： 第一部分為無鐵心永磁電機(jī)三維開域磁場(chǎng)計(jì)算方法的研究。首先提出了基于標(biāo)量磁位的漸近邊界條件，建立了球形邊界的標(biāo)量磁位漸近邊界條件數(shù)學(xué)模型。為了盡可能減少節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，結(jié)合無鐵心永磁電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了適合于盒形截?cái)噙吔绾蛨A柱形截?cái)噙吔缟虾?jiǎn)便易行的一階和二階標(biāo)量漸近邊界條件算子，該算子具有簡(jiǎn)單、有限元實(shí)施容易的特點(diǎn)。其次研究并建立了標(biāo)量漸近邊界條件與有限元法結(jié)合的三維開域靜磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，并提出具體的實(shí)施方法，推導(dǎo)出相應(yīng)的離散方程。通過對(duì)具有解析解的長(zhǎng)方永磁體三維開域磁場(chǎng)的實(shí)例計(jì)算，驗(yàn)證了方法和所編程序的正確性，并將漸近邊界條件法與截?cái)喾ㄔ谟?jì)算精度和人工外邊界距離方面做了比較。結(jié)果表明：在相同人工外邊界情況下，漸近邊界條件與截?cái)噙吔鐥l件相比，計(jì)算精度明顯提高，二階漸近邊界條件明顯優(yōu)于一階漸近邊界條件。與截?cái)喾ㄏ啾龋瑵u近邊界條件法更節(jié)約計(jì)算機(jī)內(nèi)存和CPU時(shí)間，比較好地處理了計(jì)算量與計(jì)算精度之間的矛盾。 第二部分針對(duì)Halbach陣列內(nèi)轉(zhuǎn)子無鐵心永磁電機(jī)三維開域磁場(chǎng)問題進(jìn)行深入研究。利用漸近邊界條件法，定量地計(jì)算了在定轉(zhuǎn)子均無鐵心的情況下電機(jī)內(nèi)部及周圍磁場(chǎng)的大小，總結(jié)出了Halbach陣列無鐵心永磁電機(jī)磁場(chǎng)的空間分布規(guī)律。 第三部分針對(duì)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Halbach磁體陣列電機(jī)磁場(chǎng)問題進(jìn)行對(duì)比研究。通過大量的計(jì)算，探討了Halbach陣列永磁電機(jī)在轉(zhuǎn)子無鐵心情況下影響氣隙磁密的各種因素，分析了不同Halbach磁體軸向長(zhǎng)度對(duì)端部漏磁的影響規(guī)律，給出了無鐵心永磁電機(jī)漏磁系數(shù)、電樞計(jì)算長(zhǎng)度等主要設(shè)計(jì)參數(shù)隨電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律。 第四部分針對(duì)具有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的三種結(jié)構(gòu)的無鐵心永磁電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行了計(jì)算和分析，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合，從而驗(yàn)證了漸近邊界條件法處理三維開域磁場(chǎng)問題的有效性和實(shí)用性。
標(biāo)簽： 永磁電機(jī) 分 磁場(chǎng)
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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近年來，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)越來越重視，SF<,6>氣體的使用和排放受到限制，從而使電器領(lǐng)域內(nèi)SF<,6>斷路器的發(fā)展也受到限制。而真空斷路器充分利用了真空優(yōu)異的絕緣與熄弧特性，且對(duì)環(huán)境不造成污染，所以目前在中壓領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，而且不斷向高電壓、大容量方向發(fā)展。因此，未來高壓真空斷路器必然取代高壓SF<,6>斷路器。真空滅弧室是真空斷路器的“心臟”，所以，開發(fā)高壓真空斷路器最關(guān)鍵的是滅弧室的設(shè)計(jì)。本文對(duì)110kV的真空滅弧室的內(nèi)部電磁場(chǎng)進(jìn)行了仿真分析，為我國(guó)開發(fā)110kV真空斷路器提供一定的參考。 本文采用有限元軟件對(duì)110kV真空斷路器滅弧室內(nèi)部靜電場(chǎng)進(jìn)行了仿真分析，得到了滅弧室內(nèi)部各種屏蔽罩的大小、尺寸和位置對(duì)電場(chǎng)分布的影響；觸頭距離對(duì)滅弧室內(nèi)部電場(chǎng)分布的影響；傘裙對(duì)滅弧室內(nèi)部電場(chǎng)分布的影響。再根據(jù)等離子體和金屬蒸氣具有一定導(dǎo)電率的特點(diǎn)，從麥克斯韋基本方程出發(fā)，推導(dǎo)了滅弧室內(nèi)部電場(chǎng)所滿足的計(jì)算方程，然后用有限元法對(duì)二維電場(chǎng)進(jìn)行了求解。考慮到弧后粒子消散過程中，電極和懸浮導(dǎo)體表面會(huì)有帶電微粒的存在，又計(jì)算分析了帶電微粒對(duì)真空滅弧室電場(chǎng)分布的影響，進(jìn)而提出了使滅弧室內(nèi)部電場(chǎng)更加均勻的措施。 根據(jù)大電流真空電弧的物理模型，基于磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力理論，計(jì)算分析了真空電弧自生磁場(chǎng)的收縮效應(yīng)以及對(duì)分?jǐn)嚯娀〉挠绊懀玫搅嘶≈凶陨艌?chǎng)產(chǎn)生的電磁壓強(qiáng)分布，最后分析了外加縱向磁場(chǎng)分量對(duì)減小自生磁場(chǎng)收縮效應(yīng)的作用。 建立了110kV、1/2線圈以及1/3線圈縱向磁場(chǎng)觸頭三維電極模型，并利用有限元法進(jìn)行了三維靜磁場(chǎng)和渦流場(chǎng)仿真。得到了電流在峰值和過零時(shí)縱向磁場(chǎng)分別在觸頭片表面和觸頭間隙中心平面上的二維和三維分布，給出了這兩種觸頭在電流過零時(shí)縱向磁場(chǎng)滯后時(shí)間沿徑向路徑和軸向路徑的分布規(guī)律，最后還對(duì)這兩種觸頭的性能進(jìn)行了比較。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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高中壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設(shè)備，用高中壓斷路器保護(hù)電力系統(tǒng)至今已經(jīng)歷了一段漫長(zhǎng)歷史。從最初的油斷路器發(fā)展到壓縮空氣斷路器，再到目前作為無油化開關(guān)的真空斷路器和SF6斷路器。其中真空斷路器以其小型化和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，已在高中壓領(lǐng)域得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。作為真空斷路器的核心部件，真空滅弧室的研究和開發(fā)顯得尤為重要。 真空滅弧室的小型化是國(guó)外關(guān)注的問題，我國(guó)很多相關(guān)的研究所和高等院校都曾作過不少研制工作，研究的方向是采用各種縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室和尋求新的觸頭材料。由于縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的電極開斷能力強(qiáng)，在額定短路開斷電流、設(shè)計(jì)裕度和工藝水平相同的情況下，縱向磁場(chǎng)的電極比橫向磁場(chǎng)的電極小得多。因此，采用縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室可以縮小整體尺寸。 本設(shè)計(jì)從真空滅弧室的具體模型出發(fā)，應(yīng)用ANSYS8.1的電磁場(chǎng)分析軟件，對(duì)600A的真空滅弧室觸頭間的縱磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算與分析，可得到接近實(shí)際的動(dòng)、靜觸頭電流流向矢量分布圖，線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度與線圈幾何尺寸的關(guān)系，觸頭開距對(duì)磁場(chǎng)分布的影響及電弧在不同位置時(shí)的受力分析等。由不同線圈截面積與縱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系分布，可得出在分?jǐn)嚯娏鞑蛔兊那闆r下，線圈愈小磁場(chǎng)強(qiáng)度愈強(qiáng)。由觸頭開距與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，可見觸頭間距越小，兩觸頭間越能獲得較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。對(duì)真空滅弧室極問磁場(chǎng)分布以及電弧在觸頭上不同位置受力進(jìn)行分析，結(jié)果表明隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度變小，電弧受力也相對(duì)的變小。 通過ANSYS仿真分析，為真空斷路器滅弧室的設(shè)計(jì)提供了比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。進(jìn)而使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)建立在較為科學(xué)的基礎(chǔ)上，為產(chǎn)品實(shí)際研制提供理論依據(jù)。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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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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