永磁無刷直流電動機是一種集電機和電子一體化的高新技術產(chǎn)品，它以其體積小、重量輕、慣量小、控制簡單和動態(tài)性能好等優(yōu)良特性，被廣泛應用于工業(yè)、交通、消費電子、航空航天、軍事等領域，對永磁無刷直流電動機的研究具有十分重要的意義。 通常的永磁無刷直流電動機由永磁同步電動機、逆變器以及安裝在轉子軸上的位置傳感器構成。逆變器的驅(qū)動信號與轉子位置信號同步從而保證在任意的速度下定子繞組電流與轉子磁場同步。 本文系統(tǒng)研究了永磁無刷直流電動機本體及驅(qū)動控制系統(tǒng)，取得了有價值的研究成果。 1)本文查閱了大量的文獻資料，全面總結和分析了永磁無刷直流電動機的研究現(xiàn)狀，闡述了永磁無刷直流電動機的運行和控制機理。 2)在分析永磁無刷直流電動機的性能與運行原理的基礎上，設計了以PIC16F877A單片機為核心的永磁無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，并進行了實驗研究。 3)利用Matlab/Simulink對永磁無刷直流電動機系統(tǒng)建立動態(tài)仿真模型，結合實驗所得參數(shù)進行仿真，結果證明所建仿真模型的正確性和有效性。 4)在Matlab下對永磁無刷直流電動機可能會出現(xiàn)的各種故障進行了仿真研究，表明了永磁無刷直流電動機具有良好的容錯性能。 5)基于磁路法設計了一套永磁無刷直流電動機的電磁設計程序，給出了計算實例。 6)給出了計及齒槽影響的永磁無刷直流電動機電感參數(shù)的解析計算，與有限元法計算結果對比，表明此方法的正確性和精確性；在星形連接的兩兩導通方式下，分析計算得到計及繞組電感的永磁無刷直流電動機的平均電流穩(wěn)態(tài)電路模型，結果表明計及電感參數(shù)的電樞電流較小，轉速相應降低；推導出了在三角形連接的兩兩導通方式下，計及繞組電感的相電流解析式。
上傳時間： 2013-04-24
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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)控機床等許多領域得到了廣泛應用。無刷直流電機在國外已經(jīng)成功應用于對系統(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，設計了無刷直流電動機并設計相應控制系統(tǒng)。 首先，本課題分析了機器人用無刷直流電動機的組成結構、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計方案。 其次，為了提高設計的可靠性及設計成本，本課題用MaxwellRMxprt和Maxwell 2D有限元分析軟件來對所設計的電磁設計方案進行驗證。應用Maxwell 2D軟件進一步對設計方案進行分析和校驗，以校核仿真結果參數(shù)能否與設計方案相吻合。 最后設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，檢驗所設計電機在系統(tǒng)中的性能。 結論，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)方案設計，Maxwell對電磁設計方案進行驗證，設計PIC單片機控制系統(tǒng)，應用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計及相應控制系統(tǒng)的設計。
上傳時間： 2013-07-28
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風機的耗電量占全國總發(fā)電量的40﹪左右，是全國耗電最大的工業(yè)裝備，而且運行效率比國外低10﹪～30﹪。因此在風機(及水泵)上實行節(jié)能、節(jié)電、降耗是一個緊迫的任務，對緩解我國電能的供需矛盾、推進我國現(xiàn)代化建設、縮小我國和發(fā)達國家的差距具有非常現(xiàn)實和深遠的意義。 小型風機(1～10千瓦)特點是：單臺的耗電量很小，但是數(shù)量巨大，因此降低這些小型風機的耗電量同樣具有十分深遠的經(jīng)濟意義。但在這一領域的節(jié)能研究一直未能得到充分重視。 本論文提出一種用于驅(qū)動小功率風機的永磁無刷直流電機，通過調(diào)速調(diào)節(jié)風量從而達到節(jié)能的目的。永磁無刷直流電機是近年隨著電力電子技術和永磁材料的進步而迅速發(fā)展起來的一種新型電機。它用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動機的機械換向裝置，即克服了有刷直流電動機機械換向帶來的一系列缺點，又具備直流電動機運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多特點，因此在各個領域中得到了廣泛應用。 本論文從永磁材料、磁體結構、充磁方式、繞組分布、極弧系數(shù)等方面分析了風機外轉子永磁無刷直流電機的設計要求，給出永磁無刷直流電機結構、原理及一般設計要求；根據(jù)風機電機的驅(qū)動要求，設計制造外轉子風機用鐵氧體永磁無刷直流電機樣機；針對風機用電機驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)速及各種保護要求，基于降低成本的原則，設計制造永磁無刷直流電機的驅(qū)動系統(tǒng)。這一設計為基于專用集成芯片的小功率無刷直流電機的調(diào)速控制系統(tǒng)，并進行了試制、調(diào)試及試驗。實驗表明了系統(tǒng)具有簡單和優(yōu)越的控制性能，適于小功率無刷直流電機的控制。 樣機實測數(shù)據(jù)表明外轉子永磁無刷直流電機用于驅(qū)動小功率風機具有良好的性能、較低的成本，具有進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢。
標簽： 無刷直流電機 驅(qū)動系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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電動摩托車具有零排放、低噪聲等優(yōu)點，是真正的綠色環(huán)保輕型交通工具，它以方便j快捷等特點被越來越多的人們所接受，成為大中城市公共交通的理想補充。而無刷直流電動機以其控制簡單、可靠性高、輸出轉矩大等優(yōu)點，被大量地用作電動摩托車驅(qū)動電機。本文主要研究基于AVR單片機的電動摩托車控制技術。 首先，分析了電動摩托車的發(fā)展趨勢，以及無刷直流電動機能在電動摩托車驅(qū)動領域得到廣泛應用的原因，并探討了電動摩托車無刷直流驅(qū)動電機的控制方法。 其次，在分析無刷直流電動機工作原理的基礎上，構造了無刷直流電動機的數(shù)學模型，確立了通過PWM調(diào)節(jié)改變電樞電壓的大小來調(diào)節(jié)轉速的控制策略。 第三，采用ATMEL公司的ATmega88單片機為控制核心，設計了包括電流檢測與保護、位置信號檢測、功率開關管驅(qū)動、電源轉換和電壓采樣與欠壓保護等一系列硬件電路，充分利用了ATmega88單片機成本低、功能豐富、運算能力強等優(yōu)點，簡化了控制電路，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，降低了控制成本。 第四，采用C語言編寫了控制程序，完善了控制功能，實現(xiàn)了軟、硬件控制方法的結合。使用ICC-AVR集成開發(fā)環(huán)境和SL-ISP在線編程，降低了開發(fā)成本；采用模塊化設計方法設計控制程序，提高了程序的可維護性。完成的功能模塊主要包括啟動與換相模塊、電動機轉速調(diào)節(jié)模塊、過電流與堵轉保護模塊、欠電壓保護模塊和定速巡航模塊等。 最后，對開發(fā)的控制系統(tǒng)進行了調(diào)試，并對實驗結果進行了分析。結果表明，控制系統(tǒng)運行可靠、實時性好，證明ATmega88單片機適合用作電動摩托車驅(qū)動電機的控制芯片。
上傳時間： 2013-05-20
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隨著電力電子技術的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機應用前景越來越廣闊，有較大的研究價值，對其電磁性能進行準確的分析和設計具有重要的經(jīng)濟價值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機，尤其是高速永磁電機的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計算、優(yōu)化設計、控制系統(tǒng)和樣機制造和實驗等做了大量的工作： 對電機的磁路進行分析設計：從磁路結構入手，分析了定子鐵芯、轉子鐵芯和永磁體的各種結構優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場路結合的分析計算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對永磁無刷直流電機的電路進行分析：從電機磁場分析入手，根據(jù)齒磁通分析計算了電樞繞組的感應電動勢；根據(jù)此電動勢的波形，推導了三相六狀態(tài)控制時，電動勢的電路計算模型，重點推導了電動勢平頂寬度小于120度電角度時的電路模型，指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因，該模型考慮了電感對高速電機性能的影響；給出了基于能量攝動法計算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)來計算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準確計算高速永磁無刷直流電機內(nèi)的鐵耗是困擾電機工作者的一個難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計算模型，進一步推導了考慮電機內(nèi)旋轉磁化對鐵耗的影響的鐵耗計算模型，其各項損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過回歸計算得到。通過實際電機的計算和實驗測試，表明此計算模型有較高的準確度。隨著電機內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個重要問題，為了了解電機內(nèi)的溫度分部，防止局部過熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡法永磁無刷直流電機的溫升計算模型，并對電機進行了溫升計算，計算結果和實際測量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機的電磁計算方法，建立了優(yōu)化設計的數(shù)學模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對高速永磁無刷直流電機的效率進行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機，通過對優(yōu)化前后的方案做出樣機并進行比較實驗，優(yōu)化后測量損耗有了較大的減小。 對永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)中的幾個關鍵問題進行了研究：位置檢測技術、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問題，它們都對電機的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機中的安裝應用；功率管壓降對起動電流、功率的影響問題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對電機電流，輸出性能的影響，提出適當提前換相有利于電機出力。 做出永磁無刷直流電機樣機并進行實驗研究，主要包括高速永磁無刷直流電機、內(nèi)置式永磁無刷直流電機、高壓永磁無刷直流電機的設計、性能分析、樣機制作、實驗分析等。建構了對樣機進行發(fā)電機測試、電動機測試、損耗測量的實驗平臺，通過在測試時使用假轉子的方法成功分離出了電機鐵耗和機械損耗，實驗測量結果和計算結果基本一致。 總之，通過對永磁無刷直流電機的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無刷直流電機的設計理論和分析方法，并通過樣機的制造和實驗，進一步的驗證了這些理論和方法的準確性，這對永磁無刷直流電機的設計和應用有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：阿四AIR
隨著無刷直流電機在工業(yè)控制和家用電器等領域中的應用越來越廣泛，其傳統(tǒng)的帶位置傳感器無刷直流電機控制呈現(xiàn)出越來越多的局限性，由此，無位置傳感器控制便應運而生，特別是“反電勢”法無位置傳感器控制逐漸受到了人們的青睞，并成為無刷直流電機控制系統(tǒng)的研究熱點及發(fā)展主流。 論文在詳細介紹了無刷直流電機的運行原理及數(shù)學模型的基礎上，對反電勢過零檢測法無位置傳感器控制的原理以及過零檢測電路的設計進行了詳細的分析和研究。由于在零速或低速時電機反電勢為零或很小，基于反電勢的控制方法都需要特殊的起動技術，本文在分析常有起動方法的優(yōu)缺點的基礎上，提出了一種新的起動方法一轉子位置閉環(huán)起動法，該起動方法包括轉子零初始位置檢測、轉子位置閉環(huán)加速以及切換至反電勢法運行三個步驟，并通過仿真和實驗證明，與傳統(tǒng)的三段式起動方法相比，該起動方法具有更優(yōu)良的起動性能。同時，本文還對反電勢法無位置傳感器控制的檢測誤差及干擾影響進行了系統(tǒng)的理論分析，并提出了相應的誤差補償及干擾抑制措施。 最后，確立了以MC56F805為核心的無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，搭建了相應的硬件實驗平臺。在Codewarrior集成開發(fā)環(huán)境下完成了整個無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的軟件設計。實驗證明，所研制的試驗軟硬件平臺能很好地完成無刷直流電機無位置傳感器控制功能，控制系統(tǒng)結構簡單、響應快速、可靠性高。
上傳時間： 2013-07-21
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在永磁無刷直流電機中，即使電樞繞組不通電，由于水磁體產(chǎn)生的磁場同定子鐵芯的齒槽相互作用而產(chǎn)生轉矩，即齒槽定位力矩。定位力矩使電機輸出轉矩波動，產(chǎn)生振動和噪聲。影響齒槽轉矩的因素很多，如齒槽的數(shù)量、齒槽形狀、斜槽角度、磁鋼的極弧系數(shù)以及輔助凹槽等等，因此，準確計算定位力矩較為復雜。本文利用麥克斯韋張量法來分析定位力矩，為電機設計提供理論參考。文中闡述了齒槽力矩產(chǎn)生機理，綜述了抑制齒槽轉矩的方法，探討了抑制齒槽轉矩的發(fā)展趨勢。 本文以永磁無刷直流電機為對象，利用Ansoft有限元仿真軟件，通過有限元分析對改變槽口寬度、定子斜槽、改變極弧系數(shù)和定子沖片增加輔助凹槽對定位力矩的影響進行了研究。深入分析了沖片輔助凹槽對抑制永磁無刷直流電機定位力矩的作用，因為沖片面加輔助凹槽的方法，生產(chǎn)中便于加工，對電機性能影響很小。結果表明，同一沖片上在對稱位置上排布輔助凹槽能取得很好的效果，而以沖片中心線對稱地加兩個輔助凹槽時，輔助凹槽角度不同作用不同。對不同沖片，適合的輔助凹槽角度也是不同的。 最后對這幾種抑制定位力矩的方法進行優(yōu)化組合，找出了一個最優(yōu)的抑制永磁無刷直流電機定位力矩的方案。
上傳時間： 2013-06-18
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盤式永磁無刷直流電動機的設計可以借鑒圓柱式無刷直流機和一般盤式電機設計的方法,但又有其獨特的特點.本文主要研究的盤式永磁無刷直流電機的電磁分析與設計.考慮到盤式電機特殊的磁場形式,本文從磁場分析方法入手,研究了盤式永磁無刷直流電機的電磁設計特點,比較了與普通圓柱式電機之間的異同,并給出了一個電磁設計程序.
上傳時間： 2013-07-15
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本文首先介紹無刷直流電機原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機數(shù)學模型的基礎上，構建了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真模型，并對各個仿真模塊進行了分析。設計了無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路。該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機為核心，功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個組成部分，給出了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施。針對雙閉環(huán)無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)，深入研究了基于串級PI控制的控制策略，給出了參數(shù)選擇方法，并進行了仿真分析。根據(jù)所設計的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實現(xiàn)模塊，包括啟動按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應用層程序調(diào)用物理層程序模塊，通過一定的算法邏輯，實現(xiàn)整個系統(tǒng)軟件的功能。最后對無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了調(diào)試。給出了系統(tǒng)運行中的電壓、速度和電流等信號的實測波形，并進行了分析。調(diào)試結果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有良好的調(diào)速性能，達到預期的效果。
上傳時間： 2013-07-11
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v無刷直流電動機具有結構簡單、可靠性高、維護方便、運行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點，隨著微處理器技術、電力電子技術、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來越廣泛的應用。無刷直流電動機采用無位置傳感器控制，電動機結構更加簡單，應用范圍擴大，相對于有位置傳感器控制優(yōu)勢明顯。本論文圍繞無刷直流電動機的無位置傳感器控制進行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無刷直流電動機結構和工作原理的基礎上，建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型，為分析無刷直流電動機無位置傳感器控制奠定基礎。 其次，根據(jù)無刷直流電動機反電勢過零檢測原理，對反電勢過零檢測法的各種實現(xiàn)方法進行研究，比較各種實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點，指出它們的適用范圍。在此基礎上，給出帶通濾波法及其簡化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢三次諧波的方法。論文將直流電源負端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關鍵問題-起動方法進行研究，在詳細分析“三段式”起動方法的實現(xiàn)過程的基礎上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無刷直流電動機無位置傳感器控制換相方法的基礎上，提出了一種新的換相方法，提高了電動機運行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法，無需對三次諧波積分即可得到換相時刻。 濾波器是反電勢法中反電勢過零檢測電路的重要組成部分。論文在分析無刷直流電動機端電壓信號特點的基礎上，給出濾波電路的技術要求，根據(jù)濾波器基本設計原理，分別對一階RC無源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進行電路設計和參數(shù)計算，并通過實驗驗證理論分析和仿真結果。這些為通過檢測反電勢過零點獲得可靠的換相信號創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無刷直流電動機無位置傳感器控制中產(chǎn)生轉子位置檢測誤差的原因，提出了相應的校正方法。通過分析無刷直流電動機的換相過程，建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學模型，研究了轉子位置誤差引起的電動機超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導通相環(huán)流，在理論分析的基礎上，進行了仿真計算，并與實驗結果對照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設計和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構建了由IGBT組成的簡化逆變器模型，并進行仿真研究。針對不同的開關頻率和柵極電阻，定量計算了IGBT開關過程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對逆變器的設計具有重要的指導意義。最后，論文研制了基于反電勢過零檢測法的無位置傳感器無刷直流電動機控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢過零檢測電路、驅(qū)動和逆變電路以及保護電路等，控制軟件包括電動機起動模塊(包括定位、加速、切換)、電動機運行控制模塊(包括過零檢測及校正、換相)和各保護功能模塊。對系統(tǒng)進行了調(diào)試，并對論文中所分析和提出的各種方法進行了相關的實驗研究，給出了實驗結果。
上傳時間： 2013-06-06
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