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(guò)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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動(dòng)力傳動(dòng)中的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)往往是通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在傳動(dòng)裝置的作用下實(shí)現(xiàn)的。因此，頻繁的高速和低速的傳遞運(yùn)動(dòng)裝置的較好選擇是直線(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM)。但是，這種電機(jī)很少得到運(yùn)用，這是因?yàn)長(zhǎng)SRM的數(shù)學(xué)模型很難準(zhǔn)確建立，它的固有的牽引力脈動(dòng)(類(lèi)似于旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng))也很難克服，因而控制起來(lái)比較困難。隨著電力電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，直線(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)以其簡(jiǎn)單結(jié)實(shí)的電機(jī)結(jié)構(gòu)、優(yōu)越的性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，近年來(lái)受到學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注，不少大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都開(kāi)展了研究工作，取得了一定的成就。本文在“通過(guò)先進(jìn)的控制策略簡(jiǎn)化機(jī)械裝置”的指導(dǎo)思想下，結(jié)合目前國(guó)際學(xué)術(shù)界的最新研究成果，對(duì)直線(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真進(jìn)行了一系列的研究。 本文從最基本的理論公式推導(dǎo)出直線(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體參數(shù)進(jìn)行電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了各參數(shù)的靜態(tài)特性，推導(dǎo)出動(dòng)態(tài)方程和傳遞函數(shù)，建立了非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)模型，利用該模型進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析，給出仿真結(jié)果；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提出了一種簡(jiǎn)單可行的參數(shù)選擇方法。仿真結(jié)果表明，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能明顯提高。在分析常用功率變換器的基礎(chǔ)上，引進(jìn)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，用來(lái)降低電機(jī)的損耗和脈動(dòng)。采用TMS320VC33進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，給出了與DSP相連接的相關(guān)檢測(cè)電路。 為了降低和消除開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的脈動(dòng)和噪聲，本文利用滑模變結(jié)構(gòu)控制具有快速響應(yīng)和對(duì)外部變化不靈敏等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了LSRM滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，其效果明顯。 本文研究的目的在于把直線(xiàn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的原理和控制方式結(jié)合起來(lái)，對(duì)直線(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行深入的分析，并在動(dòng)態(tài)特性上進(jìn)行較多的理論和仿真分析，在保持開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)固有的優(yōu)點(diǎn)上，進(jìn)一步簡(jiǎn)化電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使之能在一些特殊場(chǎng)合使用，以提高整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。 研究結(jié)果表明，直線(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，控制策略相對(duì)成熟，因而直線(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的研究和推廣運(yùn)用是很有前途的。
標(biāo)簽： 直線(xiàn) 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 控制
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SR電機(jī)）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（SRD）是一種先進(jìn)的機(jī)電一體化裝置，但是其較大的振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為主題展開(kāi)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動(dòng)是SR電機(jī)噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計(jì)算是研究SR電機(jī)振動(dòng)噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導(dǎo)出徑向力的解析表達(dá)式，定性分析了徑向力與電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理，推導(dǎo)出基于矢量磁勢(shì)的電磁力計(jì)算公式。該計(jì)算方法求解電磁力時(shí)只需進(jìn)行一次磁場(chǎng)計(jì)算，不但減小了計(jì)算量，同時(shí)計(jì)算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計(jì)算方法，求出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對(duì)在SRD性能仿真時(shí)，傳統(tǒng)的非線(xiàn)性插值不但耗時(shí)，而且對(duì)有限元計(jì)算數(shù)據(jù)量要求高的問(wèn)題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線(xiàn)性模型辨識(shí)能力，成功進(jìn)行了SR電機(jī)磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計(jì)算的模型訓(xùn)練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SR電機(jī)精確解析數(shù)學(xué)模型。因?yàn)镾R電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問(wèn)題與振動(dòng)噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動(dòng)幅值角度探討了SR電機(jī)主要尺寸的確定；接著從對(duì)稱(chēng)性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機(jī)相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問(wèn)題。并對(duì)一些常用的降低電機(jī)機(jī)械噪聲的措施和方法進(jìn)行了綜述。系統(tǒng)振動(dòng)特性的研究對(duì)于減小振動(dòng)噪聲十分重要。本文從振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)，導(dǎo)出了從激振力到振動(dòng)加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動(dòng)解；然后利用機(jī)電類(lèi)比法得出了SR電機(jī)定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動(dòng)振幅的解析解，定性分析了影響振動(dòng)振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過(guò)建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機(jī)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(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過(guò)建立不同繞組裝配工藝下的SR電機(jī)三維有限元模型，分析得出了加強(qiáng)繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的模態(tài)分析結(jié)果和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)了模態(tài)分析的有效性。仿真是計(jì)算SRD系統(tǒng)性能和預(yù)估電機(jī)振動(dòng)的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對(duì)SRD系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動(dòng)態(tài)性能仿真以及負(fù)載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)SR電機(jī)的開(kāi)關(guān)角進(jìn)行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場(chǎng)有限元計(jì)算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過(guò)非線(xiàn)性插值得到徑向力的波形，然后對(duì)徑向力波形進(jìn)行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機(jī)設(shè)計(jì)階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機(jī)定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機(jī)噪聲的首要條件。合適的控制策略對(duì)于SR電機(jī)減振降噪是必不可少的。本文理論推導(dǎo)出三步換相法的時(shí)間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻(xiàn)的結(jié)論在阻尼比較小時(shí)有更好的減振效果。針對(duì)SR電機(jī)運(yùn)行中可能出現(xiàn)多個(gè)模態(tài)振形被激發(fā)出來(lái)的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對(duì)三步換相法的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對(duì)兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開(kāi)始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開(kāi)關(guān)角度二次優(yōu)化法和時(shí)間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動(dòng)態(tài)仿真證明這些方案是切實(shí)有效的，達(dá)到了預(yù)期效果。最后在直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩?cái)夭ǘ际褂萌綋Q相法，和在相關(guān)斷時(shí)刻根據(jù)實(shí)際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機(jī)振動(dòng)噪聲，并提出了考慮減振要求的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)計(jì)方法，最終形成了一套完整的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。設(shè)計(jì)并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機(jī)控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對(duì)稱(chēng)半橋功率電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實(shí)現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。本文最后對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，對(duì)比轉(zhuǎn)矩測(cè)量值與轉(zhuǎn)矩有限元計(jì)算值，驗(yàn)證了磁場(chǎng)有限元計(jì)算的有效性。然后對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了空載與負(fù)載、電流控制與轉(zhuǎn)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(duì)比運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分證實(shí)了本文所提出的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略的有效性。本課題組承擔(dān)了國(guó)家十·五863計(jì)劃電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)：“EQ6110HEV混合動(dòng)力城市公交車(chē)用電機(jī)及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項(xiàng)目的資助下完成，并且本文關(guān)于電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機(jī)械降噪措施等的結(jié)論已在該項(xiàng)目的60kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上得到證實(shí)。
標(biāo)簽： 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 減 降噪
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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作為數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等的重要組成部分，隨著加工制造、汽車(chē)等行業(yè)的發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)成為國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。同時(shí)隨著功率電子器件和微處理器的進(jìn)步，伺服系統(tǒng)也逐步向全數(shù)字化方向發(fā)展，全數(shù)字化系統(tǒng)具有可靠性高、實(shí)現(xiàn)新控制策略容易、功能豐富等優(yōu)點(diǎn)。 本文論述了永磁同步電機(jī)空間矢量脈寬調(diào)制控制的最新發(fā)展，分析了從基礎(chǔ)理論到最新的控制算法的有關(guān)永磁同步電機(jī)空間矢量控制的許多問(wèn)題。在對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)的數(shù)學(xué)模型和控制理論進(jìn)行全面、深入研究的基礎(chǔ)上，本文在PMSM 的電壓空間矢量的弱磁控制方面做了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，提出一種基于空間矢量PWM (SVPWM)的PMSM 定子磁鏈弱磁控制定方法，在電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到基本轉(zhuǎn)速之前采用最大轉(zhuǎn)矩/電流策略控制，超過(guò)基本轉(zhuǎn)速之后采用弱磁擴(kuò)速的電流控制策略，使電機(jī)具有更大的調(diào)速空間，該策略可實(shí)現(xiàn)電壓矢量近似連續(xù)調(diào)節(jié)，有效減小了PMSM 的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高了系統(tǒng)的性能，仿真結(jié)果證明了這一結(jié)論。 在上述工作的基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)了一套基于TMS320LF2407A 的高性能全數(shù)字永磁交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空間矢量PWM 控制為核心。
標(biāo)簽： 永磁同步電動(dòng)機(jī) 調(diào)速控制
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，對(duì)同步發(fā)電機(jī)乃至電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要影響。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式日趨復(fù)雜，對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性提出了更高的要求。本文根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，研究開(kāi)發(fā)了以TMS320F2812芯片為控制核心的同步發(fā)電機(jī)DSP勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。 本文首先介紹了數(shù)字勵(lì)磁的發(fā)展歷程、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，然后介紹了同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)，提出了基于數(shù)字信號(hào)處理器 TMS320F2812 控制的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方案。 在詳細(xì)解釋功率器件 IGBT 和控制器件TMS320F2812芯片基礎(chǔ)上，提出了勵(lì)磁系統(tǒng)的主要硬件設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)方法；完成了IGBT勵(lì)磁裝置主回路和 IGBT 保護(hù)及驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì)；進(jìn)行調(diào)節(jié)器硬件設(shè)計(jì)，給出了硬件原理圖和軟件流程圖；利用TMS320F2812芯片強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)和高速的實(shí)時(shí)處理能力，用單片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了交流采樣、變速積分 PID控制算法、PWM功率調(diào)節(jié)和系統(tǒng)保護(hù)等功能。TMS320F2812芯片的引入，大大簡(jiǎn)化了勵(lì)磁控制器的硬件結(jié)構(gòu)，提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。 最后，為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的有效性和控制效果，采用 MATLAB 中 SIMULINK 仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)了勵(lì)磁控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的仿真模型。仿真結(jié)果表明，采用 TMS320F2812的同步發(fā)電機(jī)IGBT勵(lì)磁系統(tǒng)具有響應(yīng)快速、調(diào)節(jié)靈敏、控制性能優(yōu)良等特點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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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(lì)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(guò)換流變壓器的繞組，產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象，這一現(xiàn)象將對(duì)換流變壓器的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響，如勵(lì)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(chǎng)的角度分析這一現(xiàn)象是必要的。 由于鐵磁材料的非線(xiàn)性，不能應(yīng)用疊加原理分析直流偏磁時(shí)的勵(lì)磁情況。為此，本文應(yīng)用了二維瞬態(tài)場(chǎng)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(jí)直流偏磁電流作用下，換流變壓器空載運(yùn)行狀態(tài)下的勵(lì)磁電流波形情況，結(jié)果表明，直流偏磁使鐵心中的磁通密度發(fā)生偏移，對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流波形呈現(xiàn)正負(fù)半波極不對(duì)稱(chēng)的形狀，并且直流偏磁量越大勵(lì)磁電流的畸變?cè)絿?yán)重。 在求出直流偏磁量與勵(lì)磁電流峰值關(guān)系的基礎(chǔ)上，應(yīng)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(jí)直流偏磁電流作用下，換流變壓器鐵心損耗情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁電流的增加，鐵心損耗也會(huì)隨之增加，這會(huì)導(dǎo)致鐵心溫升上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鐵心局部過(guò)熱，影響變壓器的正常運(yùn)行。 在漏磁場(chǎng)分析中，討論了變壓器漏磁場(chǎng)的類(lèi)型和作用，經(jīng)過(guò)合理簡(jiǎn)化，建立了換流變壓器二維漏磁場(chǎng)計(jì)算模型，應(yīng)用二維瞬態(tài)場(chǎng)路直接耦合有限元法，分析了不同等級(jí)直流偏磁電流作用下，換流變壓器漏磁場(chǎng)分布情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁量的增加，不同位置處漏磁場(chǎng)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(shí)間： 2013-06-25
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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(gè)難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)僅是交變磁化的，根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測(cè)量的數(shù)據(jù)，計(jì)算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場(chǎng)造成的損耗，對(duì)于計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間的誤差通過(guò)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來(lái)修正。這種方法對(duì)于已經(jīng)長(zhǎng)期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用，對(duì)于近年來(lái)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(gè)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(cè)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(ài)潑斯坦方圈測(cè)試系統(tǒng)，它可以測(cè)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(cè)試系統(tǒng)中對(duì)硅鋼片在圓形旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗進(jìn)行了測(cè)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(lái)的影響。通過(guò)實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和測(cè)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(tái)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(guò)三維有限元分析，對(duì)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(duì)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(guò)映射剖分法，使磁場(chǎng)和熱場(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)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(cè)試平臺(tái)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測(cè)試，并通過(guò)假轉(zhuǎn)子法測(cè)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(duì)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。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
上傳用戶(hù)：hjshhyy
近年來(lái)，隨著人們生活的改善，機(jī)動(dòng)車(chē)輛得到迅速發(fā)展，其排放的尾氣己造成城市空氣嚴(yán)重污染，一些城市相繼制定法規(guī)限制摩托車(chē)和燃油助力車(chē)的使用來(lái)保護(hù)環(huán)境。于是發(fā)展綠色交通工具已成為一個(gè)重要的課題。電動(dòng)車(chē)具有輕便、無(wú)污染、低噪音和價(jià)格低廉的特點(diǎn)，成為比較理想的交通工具。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活、可靠性高、能在較寬的速度范圍內(nèi)高效運(yùn)行、而且堅(jiān)固耐用，適合于在惡劣條件下應(yīng)用等特點(diǎn)決定了其非常適合于車(chē)輛負(fù)載。 本文主要研究四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在兩輪電動(dòng)車(chē)中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了以AVR單片機(jī)為主控芯片的電動(dòng)車(chē)控制器。1.根據(jù)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了SR 電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，分析并確定了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的位置信號(hào)檢測(cè)方法，制定了該系統(tǒng)使用的控制策略：采用轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，通過(guò)AVR單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)時(shí)器T/C2輸出的PWM斬波調(diào)壓間接地調(diào)節(jié)電流以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。2.以AVR單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的各硬件電路，主要有電源轉(zhuǎn)換電路和電壓采樣電路、系統(tǒng)功率電路及MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、位置信號(hào)檢測(cè)電路和電流檢測(cè)與保護(hù)電路。3.在硬件電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的控制軟件，并對(duì)電動(dòng)車(chē)的剎車(chē)、過(guò)流保護(hù)、欠壓保護(hù)和定速巡航等功能加以改善和提高。最后對(duì)所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的速度電流波形證實(shí)了該控制器的可行性。
標(biāo)簽： 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 制器設(shè)計(jì) 電動(dòng)車(chē)
上傳時(shí)間： 2013-07-25
上傳用戶(hù)：qiuqing
勵(lì)磁控制系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它的特性好壞直接影響電機(jī)及電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。 基于此，利用仿真的方式對(duì)勵(lì)磁控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究并給出了相關(guān)結(jié)論，同時(shí)提出了一些新的控制算法，并建立了一個(gè)勵(lì)磁控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)。 首先，從同步電機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)的模型入手，根據(jù)研究需要修改了同步電機(jī)的仿真模型，詳細(xì)地介紹了檢測(cè)單元、控制單元和勵(lì)磁系統(tǒng)主回路模型，在總結(jié)普通PID調(diào)節(jié)方式不足的基礎(chǔ)上提出了一種性能優(yōu)越的非線(xiàn)性PID控制方式。 其次，分別在有刷和無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)下，對(duì)普通PID、非線(xiàn)性PID和模糊自適應(yīng)PID三種控制方式在階躍響應(yīng)和突變負(fù)載的情況下進(jìn)行仿真，對(duì)輸出的機(jī)端電壓進(jìn)行分析并得出相關(guān)結(jié)論。 除了對(duì)通用的勵(lì)磁控制算法進(jìn)行仿真分析外，提出了一種基于同步電機(jī)本身的勵(lì)磁控制算法，這種控制方式是對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行閉環(huán)控制，并輔以非線(xiàn)性的PID控制進(jìn)行進(jìn)行精度調(diào)節(jié)。針對(duì)這種方式，提出了兩種實(shí)現(xiàn)方案。同樣在有刷和無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)下進(jìn)行階躍響應(yīng)和突變負(fù)載的仿真分析研究。仿真測(cè)試表明，這種控制算法在控制的快速性和穩(wěn)定性方面優(yōu)于通用的控制方式。 最后，鑒于勵(lì)磁控制系統(tǒng)仿真的重復(fù)性及操作的繁瑣性，建立了一種基于MATLAB GUI的勵(lì)磁控制仿真平臺(tái)，借助此平臺(tái)對(duì)SIMULINK模型操作，可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的設(shè)置與修改、模型的查看和修正、仿真的顯示及相關(guān)的輔助操作等等，可以極大地簡(jiǎn)化仿真的操作過(guò)程，提高仿真的效率。另外，此平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)也為其它系統(tǒng)類(lèi)型仿真界面的建立提供了重要的參考。
標(biāo)簽： 同步發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁控制 仿真研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：lwt123
繞組勵(lì)磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)大功率場(chǎng)合獲得了廣泛應(yīng)用，因此研究和開(kāi)發(fā)高性能的繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。目前開(kāi)發(fā)高性能繞組勵(lì)磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所采用的控制方案主要有兩種：一種是直接轉(zhuǎn)矩控制（DTFC）；另一種是磁場(chǎng)定向矢量控制（FOC）。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)的矢量控制策略具有控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，物理概念清晰，電流、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，轉(zhuǎn)速響應(yīng)迅速，易實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制等優(yōu)點(diǎn)。因此，在交流傳動(dòng)領(lǐng)域中，越來(lái)越受到學(xué)者的關(guān)注。但是，無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，交直交型繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究還缺乏全面深入的理論研究，還沒(méi)有建造起矢量控制系統(tǒng)的理論體系構(gòu)架。本文對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論探討，并進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)踐研究，為以后更深入、廣泛地研究此系統(tǒng)，打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下： @@ 通過(guò)廣泛的查找文獻(xiàn)，對(duì)幾種常見(jiàn)的同步電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，分析了同步電機(jī)變頻調(diào)速原理，在此基礎(chǔ)上，講述了無(wú)傳感器技術(shù)在同步電機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。無(wú)傳感器技術(shù)主要有兩大類(lèi)：基于基波量的檢測(cè)方法和基于外加信號(hào)的激勵(lì)法。隨后，對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置的估計(jì)進(jìn)行了綜述，其方法有：基于電機(jī)定子鐵芯飽和效應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，高頻信號(hào)注入法，基于定子繞組感應(yīng)電壓的估計(jì)法和基于相電感計(jì)算法等。繞組勵(lì)磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置估計(jì)的研究還很少。 @@ 對(duì)繞組勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制的理論進(jìn)行了全面深入地研究，建立起矢量控制的理論體系構(gòu)架。 @@ 首先，基于磁勢(shì)等效原理，將三相靜止交流信號(hào)等效變換為兩相旋轉(zhuǎn)直流信號(hào)，將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)進(jìn)行控制。在Clarke變換和Park變換的基礎(chǔ)上，得到凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的電壓矩陣方程、功率方程和運(yùn)動(dòng)方程。根據(jù)上述方程，繪出dq軸的等值電路及矢量圖，得到狀態(tài)空間描述的dq軸數(shù)學(xué)模型。 @@ 其次，根據(jù)模型參考自適應(yīng)原理，對(duì)同步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。忽略同步電機(jī)d軸阻尼繞組的作用，取同步轉(zhuǎn)速為零，得到同步電機(jī)αβ靜止坐標(biāo)系下 的數(shù)學(xué)模型。將不含有轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息的方程作為參考模型，將含有轉(zhuǎn)速參數(shù)的方程作為可調(diào)模型，根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性和正性原理，對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估計(jì)。@@ 最后，根據(jù)模型參考自適應(yīng)估計(jì)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)磁通觀測(cè)器來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通，實(shí)現(xiàn)磁通反饋閉環(huán)控制。磁通觀測(cè)器采用降維觀測(cè)器，僅對(duì)轉(zhuǎn)子磁通分量進(jìn)行重構(gòu)，并通過(guò)極點(diǎn)配置算法，合理配置觀測(cè)器的極點(diǎn)，使觀測(cè)器滿(mǎn)足系統(tǒng)的性能指標(biāo)，達(dá)到磁通觀測(cè)的目的。 @@ 新穎的空間矢量脈寬調(diào)制算法。從空間矢量的基本概念入手，深入分析了定子三相對(duì)稱(chēng)電壓與空間電壓矢量之間的關(guān)系。由三相電壓源型逆變器輸出電壓波形得到六個(gè)有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量，這六個(gè)開(kāi)關(guān)矢量和兩個(gè)零矢量合成一組等幅不同相的電壓空間矢量，去逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。其次，根據(jù)空間電壓矢量所在的扇區(qū)，選擇相鄰有效開(kāi)關(guān)矢量，在伏秒平衡的法則下，計(jì)算各有效開(kāi)關(guān)矢量的作用時(shí)間。并且，探討了扇區(qū)判斷和扇區(qū)過(guò)渡問(wèn)題，定性分析了空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的性能。最后，根據(jù)每個(gè)扇區(qū)中開(kāi)關(guān)矢量作用時(shí)間，采用軟件構(gòu)造法，在TMS320LF2407A硬件上實(shí)現(xiàn)了SVPWM。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，能夠有效的提高直流母線(xiàn)的電壓利用率，具有在低頻運(yùn)行穩(wěn)定，逆變器輸出電流正弦度好等優(yōu)點(diǎn)。 @@ 空間矢量過(guò)調(diào)制算法的研究。在上述線(xiàn)性調(diào)制的基礎(chǔ)上，提出一種基于電壓空間矢量的過(guò)調(diào)制方法。過(guò)調(diào)制區(qū)域根據(jù)調(diào)制度分成兩種不同的模式，分別為模式Ⅰ（0．907
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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