隨著電力電子器件、永磁材料、微機(jī)、新型控制理論和電機(jī)理論的發(fā)展，無刷直流電機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢逐漸凸顯，近年來在各種驅(qū)動、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣應(yīng)用。大功率無刷直流電機(jī)在國外已經(jīng)成功應(yīng)用于對系統(tǒng)效率、可靠性要求較高的場合，在國內(nèi)，近年來也引起了廣泛興趣。本課題對大功率無刷直流電機(jī)進(jìn)行預(yù)研，以兩臺無刷直流電機(jī)樣機(jī)為研究對象進(jìn)行分析和電磁設(shè)計(jì)研究。首先計(jì)及電樞繞組電感，從分析換相過程入手，建立了三相星型六狀態(tài)工作模式下，電壓源型無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并基于此模型，通過仿真和實(shí)驗(yàn)，對該種無刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)、反電勢系數(shù)、機(jī)械特性和電樞等效電阻等進(jìn)行了深入研究，分析表明電樞繞組電感對上述各系數(shù)和特性存在較大影響，因此在大功率無刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)和分析中，電樞繞組電感必須予以考慮。其次，本文對等效磁路法、電磁場有限元法和等效磁網(wǎng)絡(luò)法以及它們在無刷直流電機(jī)電磁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了比較研究，提出了采用有限元法計(jì)算漏磁系數(shù)、計(jì)算極弧系數(shù)、電樞計(jì)算長度和氣隙系數(shù)，然后把它們應(yīng)用到等效磁路法中進(jìn)行空載特性計(jì)算，而采用電磁場有限元法分析負(fù)載特性的場路結(jié)合法。以此為基礎(chǔ)，編制了無刷直流電機(jī)電磁設(shè)計(jì)軟件，并將其應(yīng)用于兩臺樣機(jī)的設(shè)計(jì)，通過與電磁場有限元法計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性。最后對兩臺樣機(jī)的電樞反應(yīng)及其影響進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，分析發(fā)現(xiàn)q軸電樞反應(yīng)是影響切向磁化結(jié)構(gòu)的無刷直流電機(jī)性能的主要因素，設(shè)計(jì)中需采取措施抑制q軸電樞反應(yīng)的影響。
標(biāo)簽： 大功率 分 無刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在國內(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)動器)有整套購買國外某一個廠商的，也有自己開發(fā)電機(jī)，然后購買國外的伺服驅(qū)動器來配置伺服系統(tǒng)。前一種情況伺服電機(jī)與驅(qū)動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)動器的控制策略以及伺服驅(qū)動器的輸出電壓，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)用的永磁同步電動機(jī)在整合伺服驅(qū)動器控制方式和輸出電壓、電流特性下的設(shè)計(jì)過程。 本文首先簡要介紹了永磁同步電動機(jī)作為伺服電機(jī)較其他類型的電機(jī)的優(yōu)勢，接著以永磁同步電動機(jī)作為伺服電機(jī)，對給定指標(biāo)要求的永磁同步電動機(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)行了場路結(jié)合的設(shè)計(jì)與分析，分析了在磁場定向控制方式下兩種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機(jī)的工作特性、轉(zhuǎn)矩脈動等。得出了永磁體表面安裝轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機(jī)作為伺服電機(jī)時(shí)更適合磁場定向控制運(yùn)行的結(jié)論。 此外，從已經(jīng)成功設(shè)計(jì)了的永磁同步電動機(jī)出發(fā)，整合所設(shè)計(jì)的永磁同步電動機(jī)將要采用的驅(qū)動器其控制方式，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 永磁同步電動機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-30
上傳用戶：heminhao
永磁無刷直流電動機(jī)利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機(jī)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(jī)本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動，從而使電機(jī)運(yùn)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(jī)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(jī)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(jī)在運(yùn)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(shí)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jī)的運(yùn)行原理，給出了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機(jī)及控制系統(tǒng)的仿真模型，并給出了仿真和實(shí)驗(yàn)波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，并對系統(tǒng)主電路、驅(qū)動模塊、電流檢測、過壓保護(hù)等電路作了詳細(xì)的介紹，對設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)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(jī)在運(yùn)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(dá)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(yùn)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(dú)立模塊，并重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)啟動、轉(zhuǎn)速計(jì)算、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算、sinθ和cosθ的計(jì)算、PWM輸出等幾個部分，并給出實(shí)驗(yàn)波形驗(yàn)證其可行性。
標(biāo)簽： 直流無刷電機(jī) 方法研究 驅(qū)動
上傳用戶：時(shí)代將軍
稀土永磁無刷直流電動機(jī)采用高磁能積的稀土永磁材料，同時(shí)采用電子換向技術(shù)去掉了電刷，使得它具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、體積小、質(zhì)量輕、損耗小、效率高、運(yùn)行特性優(yōu)良等特點(diǎn)，從而廣泛應(yīng)用于航空航天、精密儀器、工業(yè)控制等許多對電機(jī)運(yùn)行性能要求較高的場合。因此，對稀土永磁無刷直流電機(jī)的研究具有重要的意義。本文對稀土永磁無刷直流電動機(jī)設(shè)計(jì)方法和分析方法進(jìn)行了研究： 永磁電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中傳統(tǒng)的一般采用比較簡單的磁路法，用磁鋼工作圖計(jì)算靜態(tài)及動態(tài)的工作點(diǎn)，這顯然不能滿足精確性的要求。本文采用了場路結(jié)合的方法，首先利用磁路法對電機(jī)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后建立有限元分析模型對電機(jī)的參數(shù)和性能進(jìn)行精確分析，采用這樣的方法不但可以滿足精確性要求，同時(shí)可以縮短設(shè)計(jì)周期。 本文把有限元方法引入到了對電機(jī)性能影響較大的重要系數(shù)(如空載漏磁系數(shù)、電樞計(jì)算長度、計(jì)算極弧系數(shù)和氣隙系數(shù)等)及性能參數(shù)反電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電感的計(jì)算中。以電機(jī)內(nèi)磁場有限元分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)結(jié)果體現(xiàn)了較高的精確度；同時(shí)，由于在大功率、高轉(zhuǎn)速的永磁無刷直流電動機(jī)中，電流受漏感的影響從而改變了電機(jī)的性能，因此漏感的作用不容忽視。本文推導(dǎo)了稀土永磁無刷直流電動機(jī)漏電感計(jì)算的有限元方法，引入了電機(jī)等效電阻系數(shù)，并針對電磁轉(zhuǎn)矩脈動和齒槽轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)生的原因，給出了多種有效的抑制方法，使電機(jī)設(shè)計(jì)更為合理。最后介紹了電機(jī)測試平臺的搭建和具體的測試方法，以驗(yàn)證用戶關(guān)心的電機(jī)性能參數(shù)在電機(jī)設(shè)計(jì)中的正確性。
標(biāo)簽： 稀土 無刷直流電動機(jī) 設(shè)計(jì)與分析
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶：mingaili888
論文分析了混合式步進(jìn)電動機(jī)的工作原理和運(yùn)行特性。采用簡化的磁網(wǎng)絡(luò)模型，推導(dǎo)了建立二相混合式步進(jìn)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的關(guān)系式。并對步進(jìn)電機(jī)的多種驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，著重分析和論述了正弦脈寬調(diào)制細(xì)分驅(qū)動技術(shù)。文中對整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件電路設(shè)計(jì)及驅(qū)動軟件編程進(jìn)行了研究和實(shí)現(xiàn)，并給出了系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 步進(jìn)電機(jī)的使用離不開步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，驅(qū)動器的優(yōu)劣影響著步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能。傳統(tǒng)的驅(qū)動方式側(cè)重于使步進(jìn)電機(jī)繞組電流以盡可能短的時(shí)間上升到額定值，以提高電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩，一般步距角較大，且造成低速運(yùn)行時(shí)的振動和噪聲加大。針對此問題，開發(fā)出一種新型的基于單片機(jī)的多細(xì)分二相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。該驅(qū)動器以二相混合式步進(jìn)電動機(jī)的靜態(tài)和動態(tài)運(yùn)行特性為出發(fā)點(diǎn)，主要分為數(shù)字控制部分、GAL片邏輯綜合信號處理單元、SG3525恒流控制電路、驅(qū)動功放電路、過流保護(hù)及反饋電路和系統(tǒng)供電電源模塊等。采用專用集成芯片和可編程邏輯器件，以8位單片機(jī)AT89C51為控制核心，實(shí)現(xiàn)恒流控制、正／反轉(zhuǎn)運(yùn)行、過流保護(hù)和多檔位細(xì)分等功能。在器件選型和軟、硬件設(shè)計(jì)方面兼顧了性能與成本等因素，性價(jià)比較高且通用性強(qiáng)。 該驅(qū)動器樣機(jī)已完成制作并進(jìn)行了聯(lián)調(diào)測試，文中給出了測試結(jié)果并對所測波形進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)合理可行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。它與混合式步進(jìn)電動機(jī)配套可以明顯地改善步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
標(biāo)簽： 分 步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動器
上傳時(shí)間： 2013-06-07
上傳用戶：西伯利亞狼
盤式永磁電機(jī)因其較高的轉(zhuǎn)矩密度和良好的動態(tài)響應(yīng)特性，在各種驅(qū)動、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣和應(yīng)用。本文針對盤式永磁同步電動機(jī)的設(shè)計(jì)展開研究，所做工作主要包括以下幾個部分： 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。定量分析了不同定子槽口寬度對空載反電動勢波形和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。 通過對盤式永磁電機(jī)的磁場分布特點(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。通過對樣機(jī)設(shè)計(jì)值與實(shí)驗(yàn)值比較，不斷對盤式永磁電動機(jī)的電磁程序進(jìn)行完善和修正，目前已經(jīng)形成了一個比較實(shí)用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子盤體進(jìn)行剛度計(jì)算，并且也對電機(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5kW的雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的盤式永磁同步電動機(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 永磁同步電動機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-29
上傳用戶：acon
準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)鐵耗一直是困擾電機(jī)設(shè)計(jì)者的一個難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)內(nèi)部磁場僅是交變磁化的，根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場造成的損耗，對于計(jì)算值與實(shí)測值之間的誤差通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來修正。這種方法對于已經(jīng)長期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用，對于近年來發(fā)展很快的永磁電機(jī)、高速電機(jī)和其他新結(jié)構(gòu)電機(jī)，由于缺乏合適的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，導(dǎo)致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經(jīng)證明電機(jī)的鐵耗有相當(dāng)一部分是由旋轉(zhuǎn)磁化導(dǎo)致的，因此顧及旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型是本文的一個重要內(nèi)容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手，先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉(zhuǎn)磁化方式下的計(jì)算和測量方法，目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計(jì)算系數(shù)。本文提出并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式的25cm愛潑斯坦方圈測試系統(tǒng)，它可以測量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗，本文還在二維鐵耗測試系統(tǒng)中對硅鋼片在圓形旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗進(jìn)行了測量。結(jié)果表明，在同樣頻率和磁密的條件下，旋轉(zhuǎn)磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型，它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數(shù)，但又能顧及到旋轉(zhuǎn)磁化帶來的影響。通過實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和測試，表明軌跡法的計(jì)算結(jié)果在未經(jīng)任何系數(shù)修正的情況下就具有很好的精度，適合推廣使用。 軟磁復(fù)合材料是一種新型的粉末金屬材料，它具有渦流損耗小和易制造成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)電機(jī)等特點(diǎn)。為了探索這種材料在高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用和驗(yàn)證本文提出的鐵耗計(jì)算模型，本文成功地設(shè)計(jì)和制造了一臺采用軟磁復(fù)合材料的爪極式永磁電機(jī)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文通過三維有限元分析，對該電機(jī)的磁通、磁鏈、電感、轉(zhuǎn)矩和鐵耗等參數(shù)和性能的計(jì)算提出了計(jì)算方法。對該種電機(jī)的熱分析，本文提出了熱網(wǎng)絡(luò)法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機(jī)總損耗中占有很大比例，因此在有限元方法中，本文通過映射剖分法，使磁場和熱場模型中的單元總數(shù)、大小和順序保持完全一致，軌跡法計(jì)算得到的各單元鐵耗直接耦合進(jìn)熱場進(jìn)行計(jì)算，得到了電機(jī)準(zhǔn)確的溫度分布。本文還進(jìn)行了高速電機(jī)轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析，合理地調(diào)整轉(zhuǎn)子的直徑、長度和軸承位置，使轉(zhuǎn)子的自然共振頻率遠(yuǎn)離電機(jī)的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測試平臺對樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測試，并通過假轉(zhuǎn)子法測量了電機(jī)鐵耗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所用方法的可行性，得到的結(jié)論對軟磁復(fù)合材料的應(yīng)用及爪極式電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析都具有很好的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 鐵磁 材料 損耗
上傳時(shí)間： 2013-06-27
上傳用戶：hjshhyy
本課題的研究工作主要圍繞機(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)設(shè)計(jì)展開，所做的主要工作包括以下幾個部分： 首先，釹鐵硼永磁材料導(dǎo)電率較高、耐熱性能較差，當(dāng)電機(jī)氣隙磁場諧波含量較大時(shí)，永磁體中就會感應(yīng)出渦流形成渦流損耗導(dǎo)致永磁體發(fā)熱。因此，有必要對轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)的渦流進(jìn)行計(jì)算和分析。本文分析了永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)渦流產(chǎn)生的原因，建立渦流的數(shù)學(xué)模型并推導(dǎo)出永磁體渦流損耗的計(jì)算公式。用ANSOFT有限元軟件建立電動機(jī)的物理模型進(jìn)行電磁場求解，結(jié)合路的計(jì)算公式算出永磁體的渦流損耗。 其次，運(yùn)行平穩(wěn)性是伺服電動機(jī)的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，而轉(zhuǎn)矩波動的大小直接影響運(yùn)行平穩(wěn)性。本文分析了機(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的原因，運(yùn)用轉(zhuǎn)矩波動計(jì)算公式結(jié)合ANSOFT有限元軟件，計(jì)算比較相同功率、相同極數(shù)不同槽數(shù)時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動情況。通過比較計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩波動百分比的大小，選擇所設(shè)計(jì)電動機(jī)的極槽配合，以提高機(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)的運(yùn)行性能。 最后，完成機(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)基本結(jié)構(gòu)尺寸以及電磁參數(shù)的選取，利用有限元軟件，分析計(jì)算氣隙長度變化對失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和永磁體用量的影響，以及永磁體寬度對氣隙磁密波形的影響，以此合理選擇氣隙長度和永磁體的寬度，使電動機(jī)的性能更優(yōu)良。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一臺0.9kW，8極36槽的機(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)樣機(jī)，并對其性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明，電機(jī)的性能指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的要求，證明了電機(jī)設(shè)計(jì)過程理論分析計(jì)算的正確性。
標(biāo)簽： 交流伺服 電動機(jī) 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-06-13
上傳用戶：腳趾頭
電壓源型PWM逆變器在當(dāng)前的工業(yè)控制中應(yīng)用越來越廣泛，在其應(yīng)用領(lǐng)域中，交流電動機(jī)的運(yùn)動控制是其很重要的組成部分。在PWM逆變器的控制過程中，設(shè)置死區(qū)是為了避免逆變器的同一橋臂的兩個功率開關(guān)器件發(fā)生直通短路。盡管死區(qū)時(shí)間很短，然而當(dāng)開關(guān)頻率很高或輸出電壓很低時(shí)，死區(qū)將使逆變器輸出電壓波形發(fā)生很大畸變，進(jìn)而導(dǎo)致電動機(jī)的電流發(fā)生畸變，電機(jī)附加損耗增加，轉(zhuǎn)矩脈動加大，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的控制性能降低，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，需要對逆變器的死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償。本文針對連續(xù)空間矢量調(diào)制提出了一種改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法；針對斷續(xù)空間矢量調(diào)制提出了通過改變空間矢量作用時(shí)間，來改變驅(qū)動信號脈沖寬度的補(bǔ)償方法，并對這兩種方法進(jìn)行了理論分析和仿真研究。 本文首先詳細(xì)分析了死區(qū)時(shí)間對逆變器輸出電壓和電流的影響，以及功率開關(guān)器件寄生電容對輸出電壓的影響。其次對已提出的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法進(jìn)行了理論分析，該方法先計(jì)算出補(bǔ)償電壓，再對由零電流鉗位現(xiàn)象引起的補(bǔ)償電壓極性錯誤進(jìn)行校正，極性校正的參考量為d軸補(bǔ)償電壓的幅值，然而補(bǔ)償電壓的大小隨電流的變化而變化，因此該方法存在電壓極性校正時(shí)參考量為變化量的缺點(diǎn)，而且該方法只適用于id=0的控制方式，適用性較差。針對這些問題，本文提出了改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的補(bǔ)償方法，改進(jìn)后的方法是先對由零電流鉗位現(xiàn)象引起的電流極性錯誤進(jìn)行校正，然后再計(jì)算補(bǔ)償電壓的大小，電流極性校正時(shí)的參考量為三相電流極性函數(shù)轉(zhuǎn)化到γ-坐標(biāo)系的函數(shù)sγ的幅值，sγ的幅值與補(bǔ)償電壓大小無關(guān)為恒定值，而且適用于任何控制方式，適應(yīng)性強(qiáng)。再次把改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法應(yīng)用到PMSM矢量控制系統(tǒng)中，采用MATLAB和Pspice兩種方法進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的有效性。對兩種仿真結(jié)果的對比分析，表明PSpice模型能更好的模擬逆變器的非線性特性。 最后，文章分析了連續(xù)空間矢量調(diào)制和斷續(xù)空間矢量調(diào)制的輸出波形的區(qū)別和死區(qū)對兩種波形影響的不同。針對DSP芯片TMS320LF2407A硬件產(chǎn)生的斷續(xù)SVPWM波，提出了根據(jù)電壓矢量和電流矢量的相位關(guān)系，通過改變空間矢量作用時(shí)間，來改變驅(qū)動信號脈沖寬度，對其進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)姆椒ā＝o出了基本空間矢量作用時(shí)間調(diào)整的實(shí)現(xiàn)方法，并建立了MATLAB仿真模型，進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的正確性和有效性。
標(biāo)簽： PWM 電壓源 死區(qū)
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動機(jī)，交流傳動變得越來越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動場合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動脈動，而對于這些應(yīng)用場合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動的抑制問題。本文針對電機(jī)傳動系統(tǒng)中參數(shù)變化對電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識來提高永磁同步電動機(jī)的控制性能，借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，對永磁同步電動機(jī)的磁場定向控制，參數(shù)辨識，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動，提高系統(tǒng)性能幾個方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對通過參數(shù)辨識抑制轉(zhuǎn)矩脈動進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對不同情況，通過改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對永磁同步電動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識提供了一個強(qiáng)有力的工具。本章針對永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動辨識的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識，該方法不需要觀測的磁鏈信號，消除了磁鏈觀測和參數(shù)辨識的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對電機(jī)參數(shù)辨識以后，仍然是非線性方程，為了對電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，通過軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動系統(tǒng) 參數(shù)辨識
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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