在目前全球能源危機(jī)和溫室效應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)重的情況下，電動(dòng)車(Electric Vehicle)以其無(wú)污染、低噪聲、效率高，便于操作等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)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(wú)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(wú)位置傳感器無(wú)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)”為控制對(duì)象。本文首先分析了無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和無(wú)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(yǔ)言編制了系統(tǒng)軟件。鑒于該課題在大電流等級(jí)的無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用中，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)先例，本項(xiàng)目在開發(fā)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)無(wú)位置傳感器無(wú)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(wú)位置傳感器無(wú)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(wú)刷直流電機(jī) 電動(dòng)汽車 驅(qū)動(dòng)控制器
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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隨著大功率開關(guān)器件、集成電路及高性能的磁性材料的進(jìn)步，采用電子換相原理工作的無(wú)刷直流電機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)既具有交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率高、無(wú)勵(lì)磁損耗及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用同益普及。 普通無(wú)刷直流電機(jī)存在著轉(zhuǎn)子位置傳感器，當(dāng)電機(jī)尺寸較小時(shí)轉(zhuǎn)子位置傳感器難于安裝并且維修困難，另外傳統(tǒng)的霍爾元件溫度特性不好，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性變差，所以在一些小型，輕載啟動(dòng)條件下，無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)就成為理想選擇，并具有廣闊的發(fā)展前景。 同時(shí)隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，微處理器越來(lái)越多的用在控制系統(tǒng)中。許多復(fù)雜但有效的算法越來(lái)越多的用于電機(jī)控制當(dāng)中。但是在無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)，應(yīng)用時(shí)往往需要精確的速度控制，尤其在高速運(yùn)行場(chǎng)合，對(duì)信號(hào)反饋控制靈敏度的要求更為嚴(yán)格，并且算法也比較復(fù)雜。傳統(tǒng)的微處理器如 5l、96系列在實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制時(shí)，由于本身指令功能不強(qiáng)，乘除法所用周期過多，外圍電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度慢，資源相對(duì)較少，使其不能很好的完成對(duì)無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)的控制。美國(guó)TI公司專門為電機(jī)的數(shù)字化控制設(shè)計(jì)的16位定點(diǎn)DSP控制器 TMS320X240集DSP的信號(hào)高速處理能力及適用于電機(jī)控制的優(yōu)化的外圍電路于一體，可以為高性能，復(fù)雜傳動(dòng)控制提供可靠高效的信號(hào)處理與控制硬件。本論文所研究的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)DSP控制系統(tǒng)即為滿足這一需要而設(shè)計(jì)的。 本論文首先對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及其無(wú)位置傳感器控制的基本原理以及DSP芯片 TMS320F240進(jìn)行了必要的介紹，并且對(duì)基于反電勢(shì)檢測(cè)法的DSP實(shí)現(xiàn)作了詳細(xì)的分析，包括對(duì)反電勢(shì)檢測(cè)及其相位實(shí)時(shí)修正方法，電機(jī)換流的實(shí)現(xiàn)，速度、電流雙閉環(huán)控制算法，電機(jī)的啟動(dòng)分析，正反轉(zhuǎn)控制，速度的調(diào)節(jié)，制動(dòng)、保護(hù)等都做了——詳細(xì)論述。本論文還對(duì)控制系統(tǒng)的控制及功率部分硬件作了詳細(xì)的分析。最后本論文對(duì)軟件的具體實(shí)現(xiàn)作了具體的闡述。 根據(jù)本論文所述的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的無(wú)刷電機(jī)無(wú)位置傳感器DSP控制系統(tǒng)，可以獲得良好的速度控制性能。而且，DSP技術(shù)不僅使系統(tǒng)獲得了高精度，高可靠性，還簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)的可靠性。具有控制靈活，智能水平高，參數(shù)易改等優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： DSP 無(wú)刷直流電機(jī) 無(wú)位置傳感器
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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能量變換器是一種新型高壓發(fā)電機(jī)，采用高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜作為定子繞組，這種革新結(jié)構(gòu)使其能夠輸出高電壓，從而可以直接并網(wǎng)。因此，對(duì)能量變換器的運(yùn)行進(jìn)行系統(tǒng)地研究是極為必要的。本文針對(duì)能量變換器小值振蕩和穩(wěn)定性進(jìn)行了深入地研究。 本文首先介紹了能量變換器的發(fā)展背景和國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，詳盡分析了研究大型同步發(fā)電機(jī)和能量變換器穩(wěn)定性的意義。 然后，本文對(duì)能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行了分析，建立了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了能量變換器靜態(tài)穩(wěn)定功率特性和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限的表達(dá)式。并分析了勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)能量變換器靜態(tài)功率特性的影響，應(yīng)用對(duì)比研究的方法，證明了能量變換器的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)和靜態(tài)穩(wěn)定功率極限都比傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)高。 本文同時(shí)結(jié)合能量變換器樣機(jī)參數(shù)，系統(tǒng)分析了其穩(wěn)態(tài)小值振蕩的物理過程，推導(dǎo)了能量變換器小值振蕩時(shí)的整步轉(zhuǎn)矩系數(shù)、阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)和電流、轉(zhuǎn)矩、電磁功率各微變量的表達(dá)式，并通過仿真分析，歸納出了不計(jì)定子電阻和線路阻抗時(shí)能量變換器相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。此外，本文對(duì)考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)作用時(shí)小值振蕩各微變量的變化進(jìn)行了仿真研究，給出了此狀態(tài)下相應(yīng)微變量的變化規(guī)律。 最后，本文對(duì)能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時(shí)的物理過程進(jìn)行了分析，繪制了能量變換器正常運(yùn)行和故障運(yùn)行時(shí)的電氣圖與等值電路，結(jié)合等值電路推導(dǎo)了能量變換器相應(yīng)故障狀態(tài)下的功率表達(dá)式，并通過仿真分析與對(duì)比研究，給出了能量變換器系統(tǒng)在線路發(fā)生單相短路、相間短路和兩相接地短路故障時(shí)的極限切除時(shí)間，得到了能量變換器的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限。 本文所得結(jié)論對(duì)能量變換器合理可靠的設(shè)計(jì)及運(yùn)行提供了依據(jù)，具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)體積小,功率密度高,控制性能好,效率很高,在工業(yè)、車輛、家電、計(jì)算機(jī)及軍事等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,尤其在電動(dòng)車應(yīng)用領(lǐng)域倍受青睞,是當(dāng)前電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)研發(fā)的熱點(diǎn).可以預(yù)見,隨著永磁材料和電力電子器件的價(jià)格的進(jìn)一步降低,以及無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用的不斷完善和提高,永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其控制系統(tǒng)將在很多場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用前景.該文通過大量的文獻(xiàn)資料閱讀,在對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的發(fā)展和現(xiàn)狀有了一個(gè)整體了解的基礎(chǔ)上,針對(duì)復(fù)合式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁無(wú)刷直流電機(jī)研制了一套弱磁恒功率控制系統(tǒng),提出一種"雙模控制"的控制策略,成功的實(shí)現(xiàn)了基速以下恒轉(zhuǎn)矩控制,基速以上弱磁恒功率控制.該文的主要內(nèi)容包括:首先介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀和基本原理,以及永磁無(wú)刷直流電機(jī)弱磁恒功率控制運(yùn)行機(jī)理和難點(diǎn);其次,對(duì)采用復(fù)合式永磁無(wú)刷直流電機(jī)本體的弱磁控制,詳述了其本體結(jié)構(gòu)和整套控制系統(tǒng),給出了硬件電路和軟件編程,提出了相關(guān)控制策略;最后,系統(tǒng)成功運(yùn)行,獲得了相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形,驗(yàn)證了控制策略和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性.
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流電機(jī) 恒功率 弱磁控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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該論文在研究永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上詳細(xì)討論了其變頻調(diào)速的理論并且設(shè)計(jì)了一套基于DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向矢量控制系統(tǒng).永磁同步電動(dòng)機(jī)相對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)來(lái)說具有體積小、效率高以及功率密度大等優(yōu)點(diǎn),因此自從上個(gè)世紀(jì)80年代,隨著永磁材料性能價(jià)格比的不斷提高,以及電力電子器件的進(jìn)一步發(fā)展,永磁同步電動(dòng)機(jī)的研究也進(jìn)入了一個(gè)新的階段.永磁同步電動(dòng)機(jī)既區(qū)別于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又與電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)相比有自身的特點(diǎn),因此該論文首先從永磁同步電動(dòng)機(jī)的本身出發(fā),討論了其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行原理,分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性、功率特性及效率.矢量控制理論的發(fā)明是交流調(diào)速領(lǐng)域中的一個(gè)重大突破,該論文詳細(xì)討論了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制,在推導(dǎo)其精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上分析了矢量控制理論用于永磁同步電動(dòng)機(jī)控制的幾種電路控制策略,包括了i<,d>=0控制、cosψ=1控制,以及最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方式,并且開發(fā)出基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制系統(tǒng),給出了其軟、硬件的設(shè)計(jì)方案.弱磁控制是永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制又一方面,論文分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速的原理以及弱磁擴(kuò)速困難的原因,并由此提出了兩種特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的新弱磁方案.直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制后交流調(diào)速領(lǐng)域的又一個(gè)高性能控制方法,論文最后討論了直接轉(zhuǎn)矩控制理論在永磁同步電動(dòng)機(jī)控制上的運(yùn)用,并使MATLAB工具對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制具有動(dòng)態(tài)性能好,靜差小以及魯棒性好的特點(diǎn).
標(biāo)簽： 永磁同步電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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直流電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)動(dòng)效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),但傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)均采用電刷,以機(jī)械方法進(jìn)行換向,因而存在致命弱點(diǎn),再加上制造成本高及維修困難等缺點(diǎn),從而限制了它的應(yīng)用范圍.近年來(lái)隨著永磁材料、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展而成熟起來(lái)的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(Brushless Direct Current Motor-BIDCM)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低且可靠性高的特點(diǎn),因而得到了廣泛的應(yīng)用.該文研究的對(duì)象是由兩套三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)組成的六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),每套繞組三相對(duì)稱,兩套繞組對(duì)應(yīng)相之間相差30°電角度.重點(diǎn)研究六相無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和系統(tǒng)的可靠性.在分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上,闡述了三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因,在此基礎(chǔ)上提出六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī).分析結(jié)果表明,六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)于三相無(wú)刷直流電機(jī),并且系統(tǒng)的可靠性也較高.該文對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理進(jìn)行了詳盡的分析,建立了三相和六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型.并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相和六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)仿真模型.該系統(tǒng)仿真模型采用雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為電流環(huán)(采用滯環(huán)調(diào)節(jié)),外環(huán)為速度環(huán)(采用PI調(diào)節(jié)).對(duì)所得的仿真結(jié)果進(jìn)行分析,表明與理論分析相吻合,證明了六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)仿真模型的正確性.對(duì)兩套繞組可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力.由此得出結(jié)論,該文提出的六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)方案是可行的.由于繞組在電機(jī)的結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)重要的位置,該文利用槽號(hào)相位表,設(shè)計(jì)了三相和六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的繞組.對(duì)槽號(hào)的分配,線圈的連接作了詳細(xì)地說明.該文還對(duì)三相和六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁勢(shì)進(jìn)行了諧波分析,分析結(jié)果表明了六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁勢(shì)高次諧波含量要少于三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī).
標(biāo)簽： 六相 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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本文對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)恒功率弱磁研究進(jìn)行了較為全面的從仿真到實(shí)驗(yàn)、從理論到實(shí)踐的深入研究,同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)面貼式永磁無(wú)刷直流電機(jī)和復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行了詳盡地理論分析,系統(tǒng)地提出了關(guān)于復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁無(wú)刷直流電機(jī)一套較為完善的理論.本文首先從BLDCM的導(dǎo)通規(guī)律和繞組結(jié)構(gòu)入手,真實(shí)模擬了傳統(tǒng)面貼式永磁無(wú)刷直流電機(jī)弱磁調(diào)速的物理過程,并獲得其在恒轉(zhuǎn)矩和恒功率模式下的解析表達(dá)式.從而直觀的反映了BLDCM的弱磁機(jī)理,獲得了影響其恒功率速度范圍的關(guān)鍵參數(shù).借鑒復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在永磁同步電機(jī)恒功率弱磁中的成功運(yùn)用,將這種結(jié)構(gòu)引入永磁無(wú)刷直流電機(jī)中,并完成了兩臺(tái)不同磁阻形式和功率、電壓等級(jí)的原型樣機(jī)的研制.針對(duì)原有d、q軸法的局限性,提出了真實(shí)模擬永磁無(wú)刷直流電機(jī)導(dǎo)電方式的場(chǎng)路結(jié)合法實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的弱磁分析.在場(chǎng)路結(jié)合法分析的基礎(chǔ)上,提出了磁阻段提高恒功率速度范圍的真實(shí)原因,并進(jìn)一步提出了采用永磁段、磁阻段雙d軸錯(cuò)角以擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍的新思想,并在實(shí)踐中驗(yàn)證了這種雙軸空間錯(cuò)角技術(shù)的有效性.從而為復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)運(yùn)行性能優(yōu)化提供了新的可供選擇的調(diào)節(jié)手段.
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流電機(jī) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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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(wú)刷直流電機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，近年來(lái)在各種驅(qū)動(dòng)、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣應(yīng)用。大功率無(wú)刷直流電機(jī)在國(guó)外已經(jīng)成功應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)效率、可靠性要求較高的場(chǎng)合，在國(guó)內(nèi)，近年來(lái)也引起了廣泛興趣。本課題對(duì)大功率無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行預(yù)研，以兩臺(tái)無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)為研究對(duì)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(wú)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(duì)該種無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)、反電勢(shì)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(duì)上述各系數(shù)和特性存在較大影響，因此在大功率無(wú)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(duì)等效磁路法、電磁場(chǎng)有限元法和等效磁網(wǎng)絡(luò)法以及它們?cè)跓o(wú)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(zhǎng)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(chǎng)有限元法分析負(fù)載特性的場(chǎng)路結(jié)合法。以此為基礎(chǔ)，編制了無(wú)刷直流電機(jī)電磁設(shè)計(jì)軟件，并將其應(yīng)用于兩臺(tái)樣機(jī)的設(shè)計(jì)，通過與電磁場(chǎng)有限元法計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性。最后對(duì)兩臺(tái)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(wú)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(wú)刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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艦船、飛機(jī)、移動(dòng)通訊、石油鉆井平臺(tái)等獨(dú)立系統(tǒng)中有許多交直流電力并存的場(chǎng)合，需要實(shí)現(xiàn)發(fā)供電系統(tǒng)的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品質(zhì)。常規(guī)的電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)因?yàn)閹в须娝⑹构╇娤到y(tǒng)的運(yùn)行安全存在隱患，并且勵(lì)磁機(jī)的使用增加了電機(jī)的體積和損耗。為使系統(tǒng)節(jié)能高效，本文設(shè)計(jì)并制作了應(yīng)用于獨(dú)立交直流電力系統(tǒng)的交直流永磁同步發(fā)電機(jī)。永磁電機(jī)定子上帶有三套三相繞組，一套繞組用于提供交流電力，其余的兩套繞組相位互差30度電角度，接整流器為直流負(fù)載供電。文中對(duì)電機(jī)的設(shè)計(jì)以及電機(jī)的基本性能進(jìn)行探討。為了減小永磁發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率，在電機(jī)的交軸與電機(jī)的永磁磁極尾部之間加一軟磁材料，通過增加電機(jī)負(fù)載時(shí)的交軸電抗壓降，來(lái)改善電機(jī)的電壓調(diào)整率。 首先，針對(duì)永磁電機(jī)設(shè)計(jì)的特殊性，應(yīng)用二維有限元法計(jì)算電機(jī)的電磁場(chǎng)以確定電機(jī)的主要尺寸，并討論了不同軟磁材料尺寸對(duì)電機(jī)的影響。文中還根據(jù)電磁場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用傅立葉級(jí)數(shù)計(jì)算了電機(jī)的空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以用于預(yù)測(cè)電機(jī)的性能，使用能量攝動(dòng)法計(jì)算了計(jì)及飽和、槽影響下的電機(jī)電感參數(shù)。考慮到永磁材料的溫度性能問題，應(yīng)用電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)耦合的方式計(jì)算了電機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫度場(chǎng)。 然后，為了了解永磁同步發(fā)電機(jī)的主要電磁關(guān)系，研究了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了考慮漏磁時(shí)具有三套互差一定電角度三相繞組的永磁發(fā)電機(jī)在dq0坐標(biāo)系下的方程，可以看到，在dq0坐標(biāo)系下電機(jī)的電感參數(shù)為常數(shù)。這樣，利用這個(gè)特性，在對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能進(jìn)行研究時(shí)，可以得到簡(jiǎn)化電磁方程。根據(jù)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的方程，得到了電機(jī)的向量圖。 因?yàn)閹в卸嗵桌@組的永磁電機(jī)中含有較多的諧波，而采用dq0坐標(biāo)系下的方程會(huì)忽略掉氣隙磁場(chǎng)中的諧波分量，為了對(duì)電機(jī)的仿真更加精確，電機(jī)仿真時(shí)采用電機(jī)在ABC坐標(biāo)系下的基本電磁方程。應(yīng)用Matlab/SimPowerSystems中的模塊搭建電機(jī)的仿真模型，永磁體的影響用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)表示。根據(jù)仿真結(jié)果與樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，兩者吻合良好。 另外，本文還設(shè)計(jì)了一臺(tái)電勵(lì)磁的交直流發(fā)電機(jī)，電磁設(shè)計(jì)結(jié)果表明，永磁電機(jī)在體積、重量、效率方面都很有優(yōu)勢(shì)。
標(biāo)簽： 交直流 永磁同步 發(fā)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)因其高效性和實(shí)用性正受到越來(lái)越多的關(guān)注，有著良好的發(fā)展前景。本文致力于研究變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，從分析其運(yùn)行機(jī)理入手，比較了定槳距、變槳距和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電的區(qū)別，選定雙饋式變速恒頻方案：它在低風(fēng)速階段主要進(jìn)行變槳距調(diào)節(jié)追求最大風(fēng)能捕獲，高風(fēng)速時(shí)通過控制雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的電流，達(dá)到定子輸出恒頻和有功、無(wú)功的獨(dú)立調(diào)節(jié)。變槳距風(fēng)力機(jī)作為風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，它與風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源的匹配問題直接影響到了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行特性。本文以風(fēng)能理論為基礎(chǔ)，探討了風(fēng)力機(jī)組設(shè)備的選型問題，建立起風(fēng)速和風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。雙饋異步電機(jī)是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心。本文分析了其基本運(yùn)行特點(diǎn)，指出雙饋發(fā)電機(jī)具有普通交流電機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)；研究了穩(wěn)態(tài)電路和功率平衡關(guān)系，并詳細(xì)推導(dǎo)出M-T-0坐標(biāo)系下的5階狀態(tài)方程，建立起定子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了定子有功和無(wú)功的解耦控制，使電機(jī)控制簡(jiǎn)單化。變頻器是雙饋電機(jī)實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行的關(guān)鍵，本文選定了六脈波交-交變頻器作為勵(lì)磁電源。通過對(duì)其主電路結(jié)構(gòu)、余弦交截法和觸發(fā)脈沖產(chǎn)生原理等的進(jìn)一步分析，建立起六脈波交-交變頻器的數(shù)學(xué)模型，并處理了與變頻器與發(fā)電機(jī)的接口問題。最后，利用Matlab6.5/Simulink5.0仿真軟件，建立了系統(tǒng)各組成部分的仿真模型，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究。仿真結(jié)果表明，所建模型是正確的，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行特性。
標(biāo)簽： 變速恒頻 仿真研究 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
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