李瀚蓀老師的電路分析基礎,從電路電阻分析到電路穩(wěn)態(tài)響應,瞬態(tài)響應,比較全面
標簽: 電路分析基礎
上傳時間: 2013-05-27
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本文利用Maxwell 3D軟件對交流接觸器的電磁機構的靜態(tài)、動態(tài)特性進行分析與仿真。Maxwell 3D是美國的Ansoft公司開發(fā)的專門用于三維電磁場仿真的軟件。本文主要以CJ20-25交流接觸器的電磁機構為例,對不同激勵下交流接觸器電磁機構的靜態(tài)特性進行分析;編寫電磁機構動態(tài)仿真程序,對其進行動態(tài)仿真,并進一步分析其動態(tài)特性;同時對電磁機構的設計參數(shù)對交流接觸器特性的影響進行了分析。主要為以下幾個方面: 首先,利用Maxwell 3D軟件建立交流接觸器電磁機構的三維有限元模型,對模型進行有限元分析,計算不同電流和氣隙下的靜態(tài)吸力,仿真電磁機構的靜態(tài)特性。繪制出交流接觸器的靜態(tài)電磁場分布及吸力特性。 其次,用Visual C++編程語言編制程序,仿真交流接觸器電磁機構運動過程。 再次,對交流接觸器電磁機構進行瞬態(tài)分析。得出CJ20-25型交流接觸器動態(tài)電流、吸力特性,并對動鐵心末速度、靜鐵心迎擊距離、動態(tài)吸力與反力特性的匹配、總動能和碰撞損失能量與合閘相角的關系特性進行了具體分析。同時,將迎擊式與非迎擊的兩種類型的交流接觸器的動態(tài)特性作了比較。 最后,利用Maxwell 3D軟件分析接觸器各個設計參數(shù)對交流接觸器電磁機構靜態(tài)吸力、動態(tài)特性的影響。 經(jīng)過以上各方面的分析可知:采用Maxwell 3D軟件的強大的電磁場有限元分析功能進行電磁機構的靜態(tài)及動態(tài)特性的分析與仿真,模擬真實的工作環(huán)境,可以在樣機制作前,精確掌握電器產品的性能,減少樣機制作,降低試驗費用,加快產品開發(fā)周期,提高產品性能指標,具有實際意義。
上傳時間: 2013-07-15
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本課題來源于國家863計劃《高速高效防爆稀土永磁同步電機研究》項目的部分研究內容。為了進一步提高稀土永磁同步電動機的效率,本論文主要采用有限元分析與實驗相結合的方法,重點針對稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時的諧波轉子銅耗、瞬態(tài)起動過程以及空載諧波磁場進行了深入研究。 論文利用有限元電磁場仿真軟件MagNet,對油田抽油用22kW稀土永磁同步電動機進行了詳細的電磁場仿真計算,首次,對諧波磁場引起的稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時的轉子銅耗進行了深入分析。通過對22kW電機的間接法和直接法效率實驗,分離出諧波引起的雜散損耗,并與仿真計算結果進行對比分析,證明了:實際稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時是存在轉子銅耗的,這也是和傳統(tǒng)稀土永磁同步電動機理論不同的地方。研究成果《稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時的轉子銅耗分析》發(fā)表在核心期刊《微特電機》2006年第9期上。 論文采用有限元MagNet對抽油用22kW稀土永磁同步電動機進行了起動過程的仿真研究,并利用先進的動態(tài)示波記錄儀DL750對22kW電機進行了空載起動過程的實驗。實驗結果表明有限元電磁仿真計算結果是準確的,也為稀土永磁同步電動機的優(yōu)化設計提供了參考依據(jù)。研究成果《基于有限元的稀土永磁同步電動機起動過程仿真研究》發(fā)表在核心期刊《微特電機》2007年第1期上。 論文應用有限元電磁場軟件MagNet對作者設計的370W稀土永磁同步電動機的空載氣隙磁場進行了仿真分析,得到空載諧波磁場的波形畸變率是6.23﹪;為了驗證有限元分析結果的正確性,專門設計了兩臺370W稀土永磁同步電動機對拖實驗,利用WT3000電力分析儀分析出:實際空載氣隙磁場波形的畸變率是3.26﹪;通過實驗結果和仿真結果的對比分析,發(fā)現(xiàn)實際電機的轉子鼠籠條對電機空載諧波磁場有很好的抑止作用。初步的研究成果《稀土永磁同步電動機空載氣隙磁場的諧波分析研究》于2006年12月投到核心期刊《微特電機》上。
上傳時間: 2013-04-24
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直流偏磁是變壓器的一種非正常工作狀態(tài),是指在變壓器的勵磁電流中出現(xiàn)了直流分量。在直流輸電系統(tǒng)中,由于換流站的工作特性,有直流電流分量流過換流變壓器的繞組,產生直流偏磁現(xiàn)象,這一現(xiàn)象將對換流變壓器的正常運行產生不利的影響,如勵磁電流發(fā)生畸變、變壓器鐵心損耗增加及鐵心高度飽和引起的漏磁通增加。因此,從電磁場的角度分析這一現(xiàn)象是必要的。 由于鐵磁材料的非線性,不能應用疊加原理分析直流偏磁時的勵磁情況。為此,本文應用了二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法,借助大型有限元分析軟件Ansoft,定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下,換流變壓器空載運行狀態(tài)下的勵磁電流波形情況,結果表明,直流偏磁使鐵心中的磁通密度發(fā)生偏移,對應的勵磁電流波形呈現(xiàn)正負半波極不對稱的形狀,并且直流偏磁量越大勵磁電流的畸變越嚴重。 在求出直流偏磁量與勵磁電流峰值關系的基礎上,應用一種基于鐵心空載損耗數(shù)據(jù)的方法,定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下,換流變壓器鐵心損耗情況,結果表明,隨著直流偏磁電流的增加,鐵心損耗也會隨之增加,這會導致鐵心溫升上升,嚴重時會導致鐵心局部過熱,影響變壓器的正常運行。 在漏磁場分析中,討論了變壓器漏磁場的類型和作用,經(jīng)過合理簡化,建立了換流變壓器二維漏磁場計算模型,應用二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法,分析了不同等級直流偏磁電流作用下,換流變壓器漏磁場分布情況,結果表明,隨著直流偏磁量的增加,不同位置處漏磁場分量的變化規(guī)律基本不變,但漏磁在增加,且不同位置漏磁分量增加的速率不同。
上傳時間: 2013-06-25
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永磁電動機相比其他類型的電動機其性能指標突出,將廣泛應用于各個行業(yè)。但是隨著電機工業(yè)朝著大容量、高功率密度、小體積的趨勢發(fā)展,永磁電動機溫升與其它各項指標在配合上發(fā)生了分歧。為了解決這些問題,就要對永磁電機進行合理的冷卻設計及溫度計算。永磁電機的溫升計算除了要考察定子繞組處的受熱,同時也要兼顧永磁體的溫度情況‰本文對永磁電機的溫度計算及冷卻系統(tǒng)進行了如下分析設計: 首先,通過電磁學與傳熱學、流體力學等邊緣學科,對永磁電機進行溫度場分析。其中對自冷徑向永磁電機溫度場進行詳細地分析與計算。利用等效熱網(wǎng)絡法,即離散網(wǎng)格,使參數(shù)集中化,列出方程組,解出各剖分點的溫度值。采用與其相對應的經(jīng)驗公式及實驗結果確定永磁電機的散熱系數(shù)。 其次對徑向永磁電機的損耗分布進行說明,不僅從數(shù)量上對槽內繞組損耗和端部繞組損耗做出了區(qū)分,而且從理論上對定子軛部和定子齒部的損耗進行分析,以確保在損耗分布上盡量使誤差減少。其次利用ANSYS、ANSOFT軟件,采用有限元方法對永磁電機穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)時的溫度分布情況進行分析。利用上述方法對TYJS機床電機4.4kW-3000進行分析,比較其理論值與實驗值之問的誤差,結果比較滿意。 最后,本文對5kW-450雙定子-單轉子盤式電機的溫度場進行分析。由于徑向電機與盤式電機在結構上的區(qū)別,分別對盤式電機的損耗分布、散熱系數(shù)的求取等不同之處與徑向電機進行比較。對盤式電動機外部冷卻系統(tǒng)的設計上,采用假定系數(shù)法,反推風扇結構,合理地設計了該樣機的冷卻系統(tǒng)。通過以上的分析,能夠較準確計算電機的溫度值,從中得出其局部過熱點。這樣給電機的改進和研制都帶來了方便。
上傳時間: 2013-06-14
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音響技術發(fā)展到今天,音頻功率放大器得到了極大的發(fā)展。而一個好的功放必須有一個好的能量來源。一般來說功放電源的成本占功放成本的一半左右,可見電源在功放中的重要性。 本文提出了一種功放電源設計方案,并進行了一些理論上的分析,仿真研究和實驗調試,具體包括以下幾個方面: 對前級的APFC(有源功率因數(shù)校正)部分提出一種基于單周控制(OCC)原理的新技術,對此電路的理論進行詳細的分析。對電路的元件以及儲能電感等都進行了計算,并進行了仿真實驗最后完成電路設計與調試。 針對功放電源對瞬態(tài)響應,頻率響應,負載調整率以及電源調整率的高條件要求,本文提出利用LLC諧振變換器技術滿足該功放實現(xiàn)大功率設計需要的目的,由于將主電路的工作頻率取到100KHZ以上,這樣的設計也將反應時間提高到微秒級別,電源變化的噪聲將不會出現(xiàn)音頻輸出;并且LLC諧振變換器軟開關電源技術也大大地提高了電源效率。仿真和實驗結果表明,LLC諧振變換器能滿足功放電源的要求。
上傳時間: 2013-04-24
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自上世紀初以來,電力發(fā)電、輸配電系統(tǒng)都是三相系統(tǒng)。因此,大多數(shù)電機調速系統(tǒng)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(jīng)受到一定的挑戰(zhàn),一是在低壓大功率的傳動場合,二是在對系統(tǒng)可靠性要求很高的場合。而多相電機調速系統(tǒng)除了可以用低壓功率器件實現(xiàn)大功率等級外,具有多相冗余結構使調速系統(tǒng)的可靠性得以改善。因此,多相電機調速系統(tǒng)的研究受到日益廣泛的關注。 和常規(guī)的三相感應電機相比多相感應電機有著許多優(yōu)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(xù)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(tǒng)等方面。 本文在傳統(tǒng)的三相電機調速系統(tǒng)的基礎上,致力于研究多相電機調速系統(tǒng),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(tǒng)作了較為全面的綜述,介紹了多相電機調速系統(tǒng)的特點和國內外研究現(xiàn)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(yōu)越性,同時探討了多相感應電機的數(shù)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(fā)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(tài)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(shù)據(jù)的合理性。
上傳時間: 2013-07-30
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超聲波電機(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機。本文針對超聲波電機及其控制技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術相對比較成熟并有產業(yè)化前景的行波超聲波電機(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機TUSM60為研究實例,在特性測試、動穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內容為: 在分析超聲波電機研究歷史和現(xiàn)狀的基礎上,結合國內外超聲波電機特別是行波超聲波電機控制技術的發(fā)展趨勢,重點論述了行波超聲波電機及其驅動控制技術的研究進展。 介紹行波超聲波電機的基本結構,并從該電機的主要理論基礎--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機定子質點的運動方程.并結合定轉子摩擦接觸特點,分析了行波超聲波電機的運行機理。 根據(jù)對行波超聲波電機測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結構,可以在對行波超聲波電機進行控制的同時,將必要的參數(shù)讀取出來進行分析和研究。為行波超聲波電機瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎。 對電機的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進行的測試,可以分析驅動頻率、電壓以及相位差等調節(jié)量對電機輸出的影響。在此基礎上進一步對行波超聲波電機的調節(jié)方式、控制算法選擇方面進行分析,并得到相應結論。 通過對實驗數(shù)據(jù)的總結和歸納,利用系統(tǒng)辨識中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機工作范圍內,辨識若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進行二維或三維擬合,可以得到一個關于行波超聲波電機傳遞函數(shù)的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規(guī)PI恒轉速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進行了研究;利用神經(jīng)元的在線自學習能力,研究和設計單神經(jīng)元PID-PI轉速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機非線性和時變性的適應能力;為了消除在伺服控制中,單一調節(jié)量(驅動頻率)情況下,低轉速的跳躍問題,研究和討論了多調節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對控制方法的有效性進行了驗證;在位置控制中,利用轉速控制研究的結果,研究和設計了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實現(xiàn)了電機高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進和簡化,設計和研制了具有實用化價值行波超聲波電機控制器:并將研究成果應用于針對核磁成像設備而設計的行波超聲波電機隨動控制系統(tǒng)中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時間: 2013-07-13
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隨著電力電子技術的飛速發(fā)展,越來越多的電力電子裝置被應用到各個領域,給電網(wǎng)注入了不可忽視的無功以及諧波電流。 本文首先介紹了諧波的概念和諧波的危害,闡述了諧波問題研究的必要性和緊迫性,并對諧波抑制的方法作了簡單的介紹。并在此基礎上,通過對有源濾波器和無源濾波器各自的優(yōu)缺點以及有源濾波器裝置的結構、原理的分析,提出了基于DSP控制器的三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器裝置的設計方案。 并聯(lián)有源電力濾波器主電路設計是核心環(huán)節(jié)之一。本文在三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)學模型的基礎上,通過對采用空間矢量調制的有源電力濾波器的工作過程的研究和分析,揭示了主電路各參數(shù)之間的相互關系。根據(jù)瞬態(tài)電流跟蹤指標的要求推導出并聯(lián)APF輸出電感的估算公式?;趯﹄娏鞲櫿`差矢量的度量,推導出直流側電容電壓臨界值表達式。詳細介紹了輸出濾波器參數(shù)的設計方法。 實時、高精度的諧波檢測是有源電力濾波器的重要部分。本文詳細地介紹了瞬時無功功率理論,選擇檢測負載電流的方式以提取諧波。提出了用滑窗迭代作為低通濾波的數(shù)字算法,以快速分離負載電流中的基波分量得到諧波指令。以全數(shù)字控制為重點,對電流環(huán)的數(shù)字控制方式,包括數(shù)字PI調節(jié)器的設計做出了比較詳細的分析。 本文用MATLAB/SIMULINK中的電力系統(tǒng)模塊對有源電力濾波器進行了動態(tài)仿真研究。仿真結果表明這種拓撲結構的有源電力濾波器對電力系統(tǒng)中的諧波抑制具有較好的效果。 在理論分析和仿真研究的基礎上,設計了基于TMS320LF2407A控制的并聯(lián)型電力有源濾波器,對其控制系統(tǒng)硬件構成進行了詳細的介紹。研制了實驗樣機,對并聯(lián)型電力有源濾波器進行了初步的實驗研究。
上傳時間: 2013-04-24
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汽車從批量生產到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史,其中,車輛電子化、電動化取得了驚人的進展,伴隨而來的是汽車用電量的迅速增加。專家預計到2010年電氣方面功率會達到10kW,電流將會增加3倍以上,如不增加電流,最有效的方法是盡量提高汽車電源供電電壓。電壓最好能在人體安全電壓范圍(DC60V)以下,42V是一種解決辦法。采用42V電源,可以直接減小導線尺寸和實現(xiàn)輕量化,從而降低成本。 在新的42V電源系統(tǒng)中,采用42V/14V雙電壓方案,對目前的電氣系統(tǒng)沖擊較小,過渡平緩。本文在綜合國內外相關研究的基礎上,對42V/14V雙電壓電氣系統(tǒng)的技術發(fā)展以及現(xiàn)狀進行了較系統(tǒng)的研究。主要研究內容如下: 首先,本文分析了汽車電源升壓的原因,介紹了國內外的現(xiàn)狀。研究探討新型42V電源系統(tǒng)對汽車蓄電池的影響,介紹了混合動力車用蓄電池的特點,比較目前混合動力車用幾種蓄電池的方案。因為42V/14V雙電壓共存,存在多種直流電壓變換器,本文分析了DC/DC變換器的結構和原理,設計了高頻斬波型和二重軟開關兩種DC/DC變換器模塊方案。 其次,介紹了混合動力汽車42V一體化啟動發(fā)電機系統(tǒng)裝置的特點,敘述其工作原理和系統(tǒng)組成。提出了一種基于永磁同步電機ISG系統(tǒng)的設計方案。在對永磁同步電機理論研究的基礎上,本文完成了對永磁同步電機起動的實驗和調試。通過對實驗樣機做起動實驗,驗證了本文設計的ISG系統(tǒng)及電機的硬件驅動的可行性。 最后,汽車電源系統(tǒng)升壓會產生更高的瞬態(tài)高壓和更強的電磁干擾,本文簡要分析了其產生的原因,闡述了基本的抑制方法。 目前汽車電源系統(tǒng)由14V電源向42V電源發(fā)展已經(jīng)是必然的趨勢。作為過渡階段,對42V/14V雙電壓系統(tǒng)的研究將會是汽車界最近時期的一個重要內容。42V汽車電源系統(tǒng)標準的實施,將對汽車電器和電子設備帶來巨大的沖擊,同時也會給整個汽車界帶來新一輪的電氣技術革命。
上傳時間: 2013-07-23
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