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  • 開關磁阻電機的減振降噪和低轉矩脈動研究.rar

    開關磁阻電機(SR電機)驅動系統(SRD)是一種先進的機電一體化裝置,但是其較大的振動噪聲和轉矩脈動問題制約了SRD的廣泛應用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內容有:由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機噪聲的主要根源,因此徑向力的分析和計算是研究SR電機振動噪聲的基礎。本文利用磁通管法推導出徑向力的解析表達式,定性分析了徑向力與電機結構參數等之間的關系。根據虛位移原理,推導出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進行一次磁場計算,不但減小了計算量,同時計算精度較傳統虛位移法高。利用這一計算方法,求出了實驗樣機的轉矩及徑向力的精確數值解。針對在SRD性能仿真時,傳統的非線性插值不但耗時,而且對有限元計算數據量要求高的問題,本文利用人工神經網絡強大的非線性模型辨識能力,成功進行了SR電機磁鏈反演和轉矩計算的模型訓練,最后建立了基于人工神經網絡的SR電機精確解析數學模型。因為SR電機本體結構形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機主要尺寸的確定;接著從對稱性、力波階數等角度研究了SR電機相數及繞組連接方式、極數、并聯支路數的選擇問題。并對一些常用的降低電機機械噪聲的措施和方法進行了綜述。系統振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統的運動方程出發,導出了從激振力到振動加速度的傳遞函數和系統的自由振動解;然后利用機電類比法得出了SR電機定子系統的固有頻率以及振動振幅的解析解,定性分析了影響振動振幅的各種因素;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構形式、高度、根數以及形狀的SR電機三維有限元模型,分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結構是高度高、根數多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機三維有限元模型,分析得出了加強繞組剛度可以提高系統低階固有頻率的結論。通過比較實驗樣機的模態分析結果和運行實驗結果,證實了模態分析的有效性。仿真是計算SRD系統性能和預估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統的非線性動態仿真模型的基礎上,對SRD系統進行了穩態性能仿真、動態性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩態性能仿真,綜合考慮最大平均轉矩和效率這兩個優化目標,對SR電機的開關角進行了優化。最后結合由磁場有限元計算得到的徑向力數據表和穩態性能仿真,通過非線性插值得到徑向力的波形,然后對徑向力波形進行了頻譜分析,從而找到其主要的諧波分量。在電機設計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機減振降噪是必不可少的。本文理論推導出三步換相法的時間參數取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機運行中可能出現多個模態振形被激發出來的情況,利用數值優化法對三步換相法的時間參數進行了優化,使得減振效果整體最佳,所提的數值優化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉矩控制的基礎上,針對其不足之處,提出了轉矩定頻控制取代內滯環的方法、開始重疊區域的轉矩控制方法、最佳開關角度二次優化法和時間參數優化的三步換相法等新的控制方案。動態仿真證明這些方案是切實有效的,達到了預期效果。最后在直接瞬時轉矩控制的每一次轉矩斬波都使用三步換相法,和在相關斷時刻根據實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機振動噪聲,并提出了考慮減振要求的開關頻率設計方法,最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉矩脈動控制策略。設計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據控制策略要求,選用了不對稱半橋功率電路拓撲結構;出于降低成本以及提高可靠性考慮,采用了MOSFET雙路并聯電路方案。在控制軟件中實現了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態轉矩的測量實驗,對比轉矩測量值與轉矩有限元計算值,驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機進行了空載與負載、電流控制與轉矩控制、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比運行實驗,對比各種實驗結果,充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔了國家十·五863計劃電動汽車重大專項:“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機及其控制系統”(2001AA501421)。本文的研究是在該項目的資助下完成,并且本文關于電機本體結構形式、散熱筋結構和機械降噪措施等的結論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。

    標簽: 開關磁阻電機 降噪

    上傳時間: 2013-07-05

    上傳用戶:13081287919

  • 永磁無刷直流電動機的設計和仿真研究.rar

    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品,它以其體積小、重量輕、慣量小、控制簡單和動態性能好等優良特性,被廣泛應用于工業、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。 本文系統研究了永磁無刷直流電動機本體及驅動控制系統,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速系統,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建立動態仿真模型,結合實驗所得參數進行仿真,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態電路模型,結果表明計及電感參數的電樞電流較小,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。

    標簽: 無刷直流電動機 仿真研究

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:熊少鋒

  • 基于ST7FMC的電動摩托車控制系統的研究.rar

    本文論述了基于ST7FMC的電動摩托車控制系統的研究。 近年來,由于燃油交通工具尾氣排放對城市空氣造成的嚴重污染,以及人們生活水平、環保意識的逐漸提高,綠色交通工具己成為時代發展的重要課題。考慮到我國目前的國情,發展電動車具有重要的環保意義。 隨著電機技術及功率器件性能的不斷提高,電動車的控制器發展迅速。但是目前市場上大多數的電動車產品均采用低集成度元件控制裝置,功能過于簡單,不能充分發揮系統潛力及處理一些特殊的控制問題。 提出了基于意法半導體芯片ST7FMC的永磁無刷直流電動機的控制系統設計方案,進行了低成本、高智能的無刷直流電機控制系統設計,能滿足更多應用場合的需要。主要從以下幾個方面進行了分析與研究: 首先,建立無刷直流電機的數學模型,并分析其電機運行特性。 其次,根據ST專用單片機的特點詳細設計了系統的控制策略:將調速系統設計為電流、速度雙閉環的PI算法控制,以保證調速性能和電流控制精度;采用ST芯片固有的寄存器進行速度的檢測,比較精確;將相電流檢測設計成母線電流PWM On中點檢測;采用了高性能的驅動集成電路IR2136來驅動MOSFET組成的全橋逆變電路;驅動方式采用新型的凸形波驅動控制方法。 最后,組裝了試驗樣車,通過實驗室觀測及實地運行,驗證了系統運行的可靠性。 由此得出結論:本課題設計的基于ST7FMC的電動摩托車控制系統具有運行性能良好、可靠性高的特點,為后續的研究工作提供了一定的基礎。

    標簽: ST7FMC 電動摩托車 控制系統

    上傳時間: 2013-05-17

    上傳用戶:電子世界

  • 基于全數字控制的有源濾波器的軟件設計.rar

    隨著非線性負載在電網應用中的不斷增加,給電網造成的諧波污染日益嚴重,已成為影響電能質量的重要因素之一。與無源濾波器相比,有源濾波器具有濾波特性好,受電網阻抗影響小,可同時補償諧波和無功等優點,所以,有源電力濾波裝置作為一項有效措施,被廣泛地研究和應用。 本文首先介紹了諧波產生及其嚴重的危害性,綜述了國內外電力系統諧波抑制技術的發展概況以及有源電力濾波器在諧波抑制中的應用前景。闡明了以DSP為核心控制芯片的有源電力濾波器數字控制系統的特點。介紹了有源電力濾波器的結構和工作原理,在瞬時無功功率理論的基礎上設計了諧波電流的檢測方案,提出了有源電力濾波器全數字化控制系統的實施方案,包括信號調理、過零檢測、交流采樣、鎖相和濾波等,同時給出部分程序框圖及程序和程序運行結果。為了進行更加深入的理論分析,本文在MATLAB的SIMULINK仿真環境下建立了有源電力濾波器系統的仿真模型,并對諧波電流檢測方法進行了仿真對比。同時,重點進行了軟件設計,包括數字鎖相環、低通濾波器等,程序運行結果取得了令人滿意的效果。 本文以三相并聯有源電力濾波器為研究對象,設計了基于DSP芯片的數字化控制方案,該方案用一片DSP芯片TMS320F2812實現諧波指令電流計算和控制環節。并詳細介紹了該控制方案的軟件設計。 從目前國外的研究和使用情況來看,有源電力濾波器具有廣闊的應用前景。本題目今后的重點發展方向是進行實用化研究。

    標簽: 全數字 控制 有源濾波器

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:lifangyuan12

  • 電磁阻尼器力矩特性的仿真研究.rar

    本文研究的電磁阻尼器是一種特殊結構的空心杯發電機,它主要用于對能量的吸收和耗散,達到減振消能的目的,是具有很高單位耗能的能量吸收元件。電磁阻尼器的應用十分廣泛,已涉及航天、航空、電力等諸多領域,有著廣闊的市場前景。 采用電磁場分析軟件建立了電磁阻尼器的仿真模型,仿真分析了電磁阻尼器阻尼力矩與定子、轉子結構參數的關系。 介紹了常規空心杯電機與電磁阻尼器的結構、發展和應用,基于Ansoft公司的電磁場分析軟件Maxwell 2D學生版軟件建立了電磁阻尼器靜磁場的二維仿真模型,分別對不同充磁方向、極弧系數、磁極對數的氣隙磁密分布進行了靜態仿真分析,得出了相應結論。在此基礎上,運用Infolytica公司的電磁場分析軟件MagNet對電磁阻尼器的二維穩態磁場進行了仿真,研究了如下內容: (1)定子磁路結構中的磁鋼材料、磁鋼充磁方向、定子磁極對數的改變對力矩特性的影響; (2) 轉子結構參數中的轉子長度、轉子材料、轉子厚度、轉子平均直徑、轉子轉向的改變對力矩特性的影響。根據所得的阻尼力矩仿真數據,基于Excel軟件的曲線擬合和Matlab軟件對擬合曲線進行的數值分析,求得了力矩特性斜率與上述參數的關系式。此關系式為探索電磁阻尼器的工程設計方法提供了一定理論依據,具有重要的工程應用價值。 最后,將仿真計算得到的阻尼力矩值與實驗測得的阻尼力矩值進行了對比,分析了誤差產生的原因。

    標簽: 電磁 力矩 仿真研究

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:元宵漢堡包

  • 超聲波電機小型控制驅動系統的實用性研究.rar

    超聲波電機是上個世紀八十年代逐步發展起來的新型微電機。它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力,通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁馬達相比,它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作相應快、運行無噪聲、無輸入時能自鎖等卓越特性,在非連續運動領域、精密控制領域要比傳統的電磁電機性能優越得多。目前,旋轉型超聲波電機,尤其是環形行波型超聲波電機,在工業、辦公、過程自動化等領域的伺服系統中作為直接驅動執行器得到廣泛的關注。 本論文主要研究并設計了用于超聲波電機控制驅動的小型控制系統。其目的是針對市場需要,提供給用戶一種價格較低、體積小、性能指標適中,操作簡便,能夠實現快速定位,速度可調節的標準的閉環控制器。 控制器的核心為MSP430F167。課題對外圍檢測、控制、驅動電路進行相關的研究和設計,并按照控制器的需求設計相應的軟件。最后給出實驗結果:系統運行穩定,速度曲線較為理想,達到了最初的設計要求。 系統總結了超聲波電機的發展、特點、分類,通過與傳統電磁電機的對比給出了超聲波電機的廣闊的應用前景。在此基礎上,指出了超聲波電機研究的發展方向,明確了本文的研究內容。 總結了環形行波型超聲波電機的結構特點、運行機理,并在此基礎上總結了環形行波型超聲波電機調頻、調相、調幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅動逆變電路的優缺點。 本課題設計了基于超聲波電機的控制驅動系統電路。首先,提出了本次設計的設計思想及目的;其次,介紹了本設計的控制器硬件電路具體設計過程以及調頻調速的實現方式。然后,詳細介紹了該控制系統的軟件構成,包括上位機軟件、下位機軟件以及通訊部分。詳細闡述了在本控制系統中的調速、定位原理。最后通過實驗結果說明了該小型控制系統的有效性。

    標簽: 超聲波 電機 控制驅動

    上傳時間: 2013-07-18

    上傳用戶:caixiaoxu26

  • 變壓器繞組參數辨識研究.rar

    電力變壓器是電力系統中及其重要的電氣設備,它的安全運行直接關系到電力系統的穩定。變壓器長期在電網中運行會發生各種故障和事故,一旦遭到破壞,損失巨大。通過預防性試驗和油中溶解氣體的氣相色譜分析結果判斷變壓器的絕緣狀況,對防止事故的發生有很大作用,但定期的預防性試驗可能出現過多的維修和不必要的停機,又不能及時發現故障;而變壓器在線監測可以及早發現變壓器故障,避免事故的發生,而且可以降低維護成本。 變壓器中最常發生故障的部位是繞組,它的損壞率約占整個變壓器故障的60%~70%。診斷繞組變形的方法中,頻率響應法、阻抗分析法、低壓脈沖法雖然有可取之處,但是都屬于離線方法,不能及時發現變壓器的故障,不適于在線測量;通過實時計算變壓器繞組短路電抗來在線診斷變壓器故障是一種有效的在線監測方法。 本文根據變壓器繞組的短路電抗在正常運行時不發生變化,而在變壓器內部故障時要發生變化的特性,應用辯識理論,利用變壓器三相電壓、電流的測量值來辨識繞組的短路電抗。把辨識結果對比正常時的三相繞組的短路電抗,可以發現繞組是否異常及故障發生的部位,保證變壓器元件得到及時更換,防止變壓器非正常退出運行。 本文采用傅立葉算法來計算變壓器三相電壓、電流采樣信號的基波分量的幅值與相角,實現變壓器繞組的參數辨識,此時并沒有考慮衰減直流分量。經過分析,當采樣信號中存在衰減直流分量時傅立葉算法就會產生誤差,而遞推最小二乘法和卡爾曼濾波效果很好。 最后本文介紹了變壓器繞組參數辨識的實際應用與誤差分析,分析了系統中軟件、硬件方面的問題對測量短路電抗造成的影響;以及參數辨識的軟件設計和運行試驗,驗證了方案的可行性。

    標簽: 變壓器繞組 參數辨識

    上傳時間: 2013-07-29

    上傳用戶:xyipie

  • 高功率密度盤式永磁同步電動機的設計與研究.rar

    盤式永磁電機因其較高的轉矩密度和良好的動態響應特性,在各種驅動、伺服和控制領域得到了迅速的推廣和應用。本文針對盤式永磁同步電動機的設計展開研究,所做工作主要包括以下幾個部分: 首先,從電機的主要尺寸方程入手將盤式永磁電機和徑向永磁電機的轉矩密度進行了比較,得到了兩種電機轉矩密度的變化關系。推導了六相盤式永磁同步電動機的電樞反應電抗、槽漏抗等的計算公式,同時也給出了這些參數相應的有限元計算方法,兩種計算結果基本一致。并且在對多極少齒結構電機的漏磁系數進行研究的基礎上,總結了該類電機的漏磁系數的計算方法。 其次,采用了針對六相電機的22極24槽結構,使得電機的主要尺寸減小,電機定子沖槽、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行優化,可使得永磁電機氣隙磁密波形畸變率減小,進而降低的轉矩波動。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矩的影響規律。 通過對盤式永磁電機的磁場分布特點的研究,編寫了分環法盤式永磁電機電磁設計程序。通過對樣機設計值與實驗值比較,不斷對盤式永磁電動機的電磁程序進行完善和修正,目前已經形成了一個比較實用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機轉子盤體進行剛度計算,并且也對電機的定子進行了固有頻率的計算,保證了電機的可靠運行。 最后,在上述研究的基礎上,本文設計制造了一臺5kW的雙定子單轉子結構的盤式永磁同步電動機樣機并做了詳細的實驗,實驗結果與理論分析基本一致。

    標簽: 高功率密度 永磁同步電動機

    上傳時間: 2013-07-29

    上傳用戶:acon

  • 輪式機器人用無刷直流電動機的設計.rar

    永磁無刷直流電動機具有慣量小、控制簡單、動態性能好等優良特性,因此在航天、機器人、數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成功應用于對系統要求較高的場合,近年來在國內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。 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、多極分數槽等特點進行局部設計。最終以爬坡時狀態為參考,經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單片機控制系統并對無刷直流電動機進行系統仿真。控制系統CPU采用PIC16F877單片機,它能夠提供最佳的性能價格比。系統采用IGBT 專用柵極驅動集成電路IR2130,來控制系統主電路。系統仿真采用MATLAB/SIMULINK軟件,檢驗所設計電機在系統中的性能。 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,初始數據方案設計,Maxwell對電磁設計方案進行驗證,設計PIC單片機控制系統,應用MATLAB對電機控制系統進行仿真。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的設計。

    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

  • 多相感應電機的設計研究.rar

    自上世紀初以來,電力發電、輸配電系統都是三相系統。因此,大多數電機調速系統都是由三相電機與三相變頻器構成的。但是目前三相電機的地位已經受到一定的挑戰,一是在低壓大功率的傳動場合,二是在對系統可靠性要求很高的場合。而多相電機調速系統除了可以用低壓功率器件實現大功率等級外,具有多相冗余結構使調速系統的可靠性得以改善。因此,多相電機調速系統的研究受到日益廣泛的關注。 和常規的三相感應電機相比多相感應電機有著許多優點,例如多相感應電機在一相或多相定子繞組開路和短路時仍然可以起動或繼續運行,轉矩脈動小,轉子損耗小,運行性能好,可以在不提高相電壓的情況下增加電機的容量,比較適合應用于艦艇推進系統等方面。 本文在傳統的三相電機調速系統的基礎上,致力于研究多相電機調速系統,以多相感應電機為主要研究對象,進行了深入的研究,主要包括以下幾個方面: 1、對多相電機調速系統作了較為全面的綜述,介紹了多相電機調速系統的特點和國內外研究現狀。 2、研究了多相感應電機的基本結構。從電機的繞組連接方式入手,對多相感應電機進行了諧波分析,從理論上證明了多相電機相對于三相電機在減小諧波含量方面的優越性,同時探討了多相感應電機的數學模型。 3、在三相感應電機電磁設計程序的基礎上整理推導了多相感應電機的電磁設計程序,并用Visual C++編程語言開發了多相感應電機的電磁設計軟件。 4、對多相感應電機的電磁場進行了詳細的分析,運用電磁場有限元分析軟件Maxwell 2D對本論文中的樣機的瞬態磁場進行分析,分析結果同用VC所編寫的電磁設計程序的計算結果進行比較,驗證了所設計樣機數據的合理性。

    標簽: 多相 感應電機

    上傳時間: 2013-07-30

    上傳用戶:是王洪文

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