永磁無刷直流電動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)機(jī)本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，從而使電機(jī)運(yùn)行性能存在缺陷，限制了它在精密傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對(duì)如何減小和抑制自控式永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)這一問題，提出了一種混合控制策略：利用原有的六個(gè)離散位置信號(hào)，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(shì)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)盡量保持在90°左右，來實(shí)現(xiàn)近似正弦波電流驅(qū)動(dòng)，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(dòng)，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(dòng)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(duì)系統(tǒng)主電路、驅(qū)動(dòng)模塊、電流檢測(cè)、過壓保護(hù)等電路作了詳細(xì)的介紹，對(duì)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，搭建了整個(gè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。 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(gè)位置信號(hào)，使得電機(jī)在運(yùn)行過程中定子的基波磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)盡量保持在90°左右，從而達(dá)到控制器簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)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(gè)獨(dú)立模塊，并重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)啟動(dòng)、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(gè)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(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-05-30
上傳用戶：時(shí)代將軍
稀土永磁無刷直流電動(dòng)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(jiǎn)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(duì)電機(jī)運(yùn)行性能要求較高的場(chǎng)合。因此，對(duì)稀土永磁無刷直流電機(jī)的研究具有重要的意義。本文對(duì)稀土永磁無刷直流電動(dòng)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(jiǎn)單的磁路法，用磁鋼工作圖計(jì)算靜態(tài)及動(dòng)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(chǎng)路結(jié)合的方法，首先利用磁路法對(duì)電機(jī)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后建立有限元分析模型對(duì)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(duì)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(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩、電感的計(jì)算中。以電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(duì)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)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(cè)試平臺(tái)的搭建和具體的測(cè)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(dòng)機(jī) 設(shè)計(jì)與分析
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶：mingaili888
永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)是一種集電機(jī)和電子一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，它以其體積小、重量輕、慣量小、控制簡(jiǎn)單和動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、消費(fèi)電子、航空航天、軍事等領(lǐng)域，對(duì)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的研究具有十分重要的意義。 通常的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)由永磁同步電動(dòng)機(jī)、逆變器以及安裝在轉(zhuǎn)子軸上的位置傳感器構(gòu)成。逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與轉(zhuǎn)子位置信號(hào)同步從而保證在任意的速度下定子繞組電流與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)同步。 本文系統(tǒng)研究了永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)本體及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，取得了有價(jià)值的研究成果。 1)本文查閱了大量的文獻(xiàn)資料，全面總結(jié)和分析了永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀，闡述了永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和控制機(jī)理。 2)在分析永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的性能與運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以PIC16F877A單片機(jī)為核心的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 3)利用Matlab/Simulink對(duì)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)建立動(dòng)態(tài)仿真模型，結(jié)合實(shí)驗(yàn)所得參數(shù)進(jìn)行仿真，結(jié)果證明所建仿真模型的正確性和有效性。 4)在Matlab下對(duì)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行了仿真研究，表明了永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)具有良好的容錯(cuò)性能。 5)基于磁路法設(shè)計(jì)了一套永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)程序，給出了計(jì)算實(shí)例。 6)給出了計(jì)及齒槽影響的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)電感參數(shù)的解析計(jì)算，與有限元法計(jì)算結(jié)果對(duì)比，表明此方法的正確性和精確性；在星形連接的兩兩導(dǎo)通方式下，分析計(jì)算得到計(jì)及繞組電感的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的平均電流穩(wěn)態(tài)電路模型，結(jié)果表明計(jì)及電感參數(shù)的電樞電流較小，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低；推導(dǎo)出了在三角形連接的兩兩導(dǎo)通方式下，計(jì)及繞組電感的相電流解析式。
標(biāo)簽： 無刷直流電動(dòng)機(jī) 仿真研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：熊少鋒
永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)具有慣量小、控制簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)良特性，因此在航天、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無刷直流電機(jī)在國外已經(jīng)成功應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)要求較高的場(chǎng)合，近年來在國內(nèi)也引起了廣泛的興趣。本課題針對(duì)輪式機(jī)器人，設(shè)計(jì)了無刷直流電動(dòng)機(jī)并設(shè)計(jì)相應(yīng)控制系統(tǒng)。 首先，本課題分析了機(jī)器人用無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成結(jié)構(gòu)、繞組連接，并對(duì)三相無刷直流電動(dòng)機(jī)星角接工作方式進(jìn)行比較，按照無刷直流電動(dòng)機(jī)兩種模式運(yùn)行、多極分?jǐn)?shù)槽等特點(diǎn)進(jìn)行局部設(shè)計(jì)。最終以爬坡時(shí)狀態(tài)為參考，經(jīng)過多次計(jì)算得到無刷直流電動(dòng)機(jī)的初始設(shè)計(jì)方案。 其次，為了提高設(shè)計(jì)的可靠性及設(shè)計(jì)成本，本課題用MaxwellRMxprt和Maxwell 2D有限元分析軟件來對(duì)所設(shè)計(jì)的電磁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。應(yīng)用Maxwell 2D軟件進(jìn)一步對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和校驗(yàn)，以校核仿真結(jié)果參數(shù)能否與設(shè)計(jì)方案相吻合。 最后設(shè)計(jì)了無刷直流電動(dòng)機(jī)的PIC單片機(jī)控制系統(tǒng)并對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)仿真?？刂葡到y(tǒng)CPU采用PIC16F877單片機(jī)，它能夠提供最佳的性能價(jià)格比。系統(tǒng)采用IGBT 專用柵極驅(qū)動(dòng)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(yàn)所設(shè)計(jì)電機(jī)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(dòng)機(jī)繞組連接分析，初始數(shù)據(jù)方案設(shè)計(jì)，Maxwell對(duì)電磁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)PIC單片機(jī)控制系統(tǒng)，應(yīng)用MATLAB對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。通過這五部，本文完成了輪式機(jī)器人用無刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)及相應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： 輪式機(jī)器人 無刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
上傳用戶：long14578
風(fēng)機(jī)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(yùn)行效率比國外低10﹪～30﹪。因此在風(fēng)機(jī)(及水泵)上實(shí)行節(jié)能、節(jié)電、降耗是一個(gè)緊迫的任務(wù)，對(duì)緩解我國電能的供需矛盾、推進(jìn)我國現(xiàn)代化建設(shè)、縮小我國和發(fā)達(dá)國家的差距具有非?，F(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。 小型風(fēng)機(jī)(1～10千瓦)特點(diǎn)是：?jiǎn)闻_(tái)的耗電量很小，但是數(shù)量巨大，因此降低這些小型風(fēng)機(jī)的耗電量同樣具有十分深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)意義。但在這一領(lǐng)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(dòng)小功率風(fēng)機(jī)的永磁無刷直流電機(jī)，通過調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量從而達(dá)到節(jié)能的目的。永磁無刷直流電機(jī)是近年隨著電力電子技術(shù)和永磁材料的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來的一種新型電機(jī)。它用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向裝置，即克服了有刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械換向帶來的一系列缺點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率高、無勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多特點(diǎn)，因此在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 本論文從永磁材料、磁體結(jié)構(gòu)、充磁方式、繞組分布、極弧系數(shù)等方面分析了風(fēng)機(jī)外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)要求，給出永磁無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)、原理及一般設(shè)計(jì)要求；根據(jù)風(fēng)機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求，設(shè)計(jì)制造外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)用鐵氧體永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)；針對(duì)風(fēng)機(jī)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速及各種保護(hù)要求，基于降低成本的原則，設(shè)計(jì)制造永磁無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這一設(shè)計(jì)為基于專用集成芯片的小功率無刷直流電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了試制、調(diào)試及試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明了系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單和優(yōu)越的控制性能，適于小功率無刷直流電機(jī)的控制。 樣機(jī)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)小功率風(fēng)機(jī)具有良好的性能、較低的成本，具有進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：sunzhp
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機(jī)應(yīng)用前景越來越廣闊，有較大的研究價(jià)值，對(duì)其電磁性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計(jì)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機(jī)，尤其是高速永磁電機(jī)的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)和樣機(jī)制造和實(shí)驗(yàn)等做了大量的工作： 對(duì)電機(jī)的磁路進(jìn)行分析設(shè)計(jì)：從磁路結(jié)構(gòu)入手，分析了定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的各種結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場(chǎng)路結(jié)合的分析計(jì)算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉(zhuǎn)子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對(duì)永磁無刷直流電機(jī)的電路進(jìn)行分析：從電機(jī)磁場(chǎng)分析入手，根據(jù)齒磁通分析計(jì)算了電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；根據(jù)此電動(dòng)勢(shì)的波形，推導(dǎo)了三相六狀態(tài)控制時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的電路計(jì)算模型，重點(diǎn)推導(dǎo)了電動(dòng)勢(shì)平頂寬度小于120度電角度時(shí)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(duì)高速電機(jī)性能的影響；給出了基于能量攝動(dòng)法計(jì)算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來計(jì)算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準(zhǔn)確計(jì)算高速永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的鐵耗是困擾電機(jī)工作者的一個(gè)難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計(jì)算模型，進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮電機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對(duì)鐵耗的影響的鐵耗計(jì)算模型，其各項(xiàng)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(jì)算得到。通過實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，表明此計(jì)算模型有較高的準(zhǔn)確度。隨著電機(jī)內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個(gè)重要問題，為了了解電機(jī)內(nèi)的溫度分部，防止局部過熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡(luò)法永磁無刷直流電機(jī)的溫升計(jì)算模型，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行了溫升計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和實(shí)際測(cè)量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機(jī)的電磁計(jì)算方法，建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)的效率進(jìn)行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機(jī)，通過對(duì)優(yōu)化前后的方案做出樣機(jī)并進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化后測(cè)量損耗有了較大的減小。 對(duì)永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究：位置檢測(cè)技術(shù)、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(duì)電機(jī)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(jī)中的安裝應(yīng)用；功率管壓降對(duì)起動(dòng)電流、功率的影響問題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對(duì)電機(jī)電流，輸出性能的影響，提出適當(dāng)提前換相有利于電機(jī)出力。 做出永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，主要包括高速永磁無刷直流電機(jī)、內(nèi)置式永磁無刷直流電機(jī)、高壓永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)、性能分析、樣機(jī)制作、實(shí)驗(yàn)分析等。建構(gòu)了對(duì)樣機(jī)進(jìn)行發(fā)電機(jī)測(cè)試、電動(dòng)機(jī)測(cè)試、損耗測(cè)量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過在測(cè)試時(shí)使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機(jī)鐵耗和機(jī)械損耗，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果基本一致。 總之，通過對(duì)永磁無刷直流電機(jī)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(jī)的設(shè)計(jì)理論和分析方法，并通過樣機(jī)的制造和實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步的驗(yàn)證了這些理論和方法的準(zhǔn)確性，這對(duì)永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有很好的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 性能分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在目前全球能源危機(jī)和溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重的情況下，電動(dòng)車(Electric Vehicle)以其無污染、低噪聲、效率高，便于操作等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。本課題與華中科技大學(xué)辜承林教授聯(lián)合，為蘇州益高電動(dòng)車輛制造有限公司設(shè)計(jì)旅游車無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。課題結(jié)合現(xiàn)代CPU技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和電力電子技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款以無位置傳感器無刷直流電機(jī)為動(dòng)力的大功率汽車輪轂驅(qū)動(dòng)控制器。 本課題采用辜老師設(shè)計(jì)的“橫向磁通無刷直流電動(dòng)機(jī)”為控制對(duì)象。本文首先分析了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和無位置傳感器的反電勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)的基本原理，從整體上對(duì)控制系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行了討論并確定了整體設(shè)計(jì)方案。在課題中，本人采用DSP 2407A作為控制核心，以功率MOS管為逆變器件，研制出系統(tǒng)硬件，用C語言編制了系統(tǒng)軟件。鑒于該課題在大電流等級(jí)的無刷直流電機(jī)應(yīng)用中，國內(nèi)外尚無先例，本項(xiàng)目在開發(fā)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)無位置傳感器無刷電機(jī)的起動(dòng)和反電勢(shì)過零檢測(cè)作了大量的研究工作，取得許多有益的科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過對(duì)電機(jī)的起動(dòng)過程和位置檢測(cè)方法進(jìn)行的一些有效改進(jìn)措施，使得電機(jī)達(dá)到較好的運(yùn)行性能和操控特性。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案有效可行，研制的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制器達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期基本性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 電動(dòng)汽車 驅(qū)動(dòng)控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：qq1604324866
高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲(chǔ)能、電動(dòng)工具、空氣壓縮機(jī)、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無刷直流電機(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無刷直流電機(jī)是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，其主要問題在于：（1）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)主要問題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時(shí)間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開口和氣隙長度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗；通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來減小電流時(shí)間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對(duì)轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計(jì)算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開口大小、以及氣隙長度對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對(duì)于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺(tái)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計(jì)及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場(chǎng)影響的解析模型計(jì)算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對(duì)解析計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量，該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無刷直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電流波形中含有大量的時(shí)間諧波分量，其中5次和7次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗，是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，分析表明：永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān)，對(duì)于本文設(shè)計(jì)的高速永磁無刷直流電機(jī)，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時(shí)，永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗；反之，永磁體分塊會(huì)使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，在永磁體表面通常包裹一層高強(qiáng)度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導(dǎo)率的包裹材料對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場(chǎng)的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場(chǎng)抵消了氣隙磁場(chǎng)的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小，當(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時(shí)間諧波的透入深度時(shí)，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對(duì)于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計(jì)了兩臺(tái)電感值不同的高速永磁無刷直流電機(jī)，通過研究表明：電感越大，電流變化越平緩，電流的諧波分量越低，轉(zhuǎn)子渦流損耗越小，因此通過合理地增加繞組電感能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問題。對(duì)比分析了平行充磁和徑向充磁對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計(jì)并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：?jiǎn)味耸捷S承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40，000rpm以上時(shí)，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運(yùn)行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗，使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時(shí)的1/2；斬波控制會(huì)引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計(jì)算繞組反電勢(shì)系數(shù)的方法，得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡(jiǎn)化的暫態(tài)溫度場(chǎng)有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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本課題為研究大功率永磁無刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)了一臺(tái)50kW 多相永磁無刷直流電機(jī)，該電機(jī)的設(shè)計(jì)最大限度地模擬了某大功率多相永磁無刷直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也基本采用了某大功率永磁無刷直流電機(jī)的主電路結(jié)構(gòu)。全文內(nèi)容如下： 本文介紹了一種以晶閘管為主要功率元件的大功率永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本文通過對(duì)電機(jī)各運(yùn)行的狀態(tài)的分類分析，總結(jié)了這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的觸發(fā)邏輯控制規(guī)律，優(yōu)化了邏輯控制程序，為永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真和實(shí)際系統(tǒng)的開發(fā)提供了依據(jù)。 本文通過對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)換流過程的詳細(xì)分析，總結(jié)了有關(guān)參數(shù)如電機(jī)電感、換相電容等對(duì)電機(jī)換流過程的影響程度、趨勢(shì)和規(guī)律。給出了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)選取的依據(jù)和選擇方法，并通過樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為大功率永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)提供理論支持。為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)大功率永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，建立了永磁無刷直流電機(jī)的電路模型和S函數(shù)模型，并闡述了其在Matlab/Simulink 平臺(tái)下的建模原理和實(shí)現(xiàn)方法。 本文提出的兩種電機(jī)模型，相互補(bǔ)充，準(zhǔn)確預(yù)知了永磁無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性，大大加速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研制過程。其中，電路模型具有仿真效率高，便于研究驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主電路參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，從而對(duì)主電路參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；S 函數(shù)模型便于對(duì)電機(jī)內(nèi)部細(xì)節(jié)進(jìn)行分析，為揭示電機(jī)內(nèi)部變量的變化規(guī)律提供了有力的手段。
標(biāo)簽： 大功率 無刷直流電機(jī) 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-04
上傳用戶：mikesering
對(duì)當(dāng)前無刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)車領(lǐng)域的應(yīng)用做了簡(jiǎn)單分析，簡(jiǎn)要介紹了直流無刷電動(dòng)機(jī)的組成和工作原理，提出設(shè)計(jì)總體方案，詳細(xì)闡述了驅(qū)動(dòng)電路組成和調(diào)速部分的具體實(shí)現(xiàn)方法，并且介紹了電路的過流保護(hù)功能。
標(biāo)簽： 電動(dòng)車 直流無刷電動(dòng)機(jī) 調(diào)速控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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