隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)向大容量、高電壓方向發(fā)展，廣泛用于大型發(fā)電機組測量和保護用的大電流互感器的研制就變得很緊迫。考慮到大電流互感器具有大電流、強電磁干擾和多相運行等特點，在設(shè)計大電流互感器時，必須采取有效的屏蔽措施，屏蔽來自鄰相的雜散磁通。傳統(tǒng)的屏蔽方案是采用金屬屏蔽罩，盡管有效，但設(shè)備笨重。本文中，作者對有外層屏蔽繞組的大電流互感器進行了各種研究。 大電流互感器采用繞組屏蔽方式后，如何優(yōu)化設(shè)計屏蔽繞組，使屏蔽繞組能夠充分有效地屏蔽雜散磁通對環(huán)形鐵心的影響呢?針對上述的問題，本文作者主要完成如下幾個方面的工作： 1、首先對國內(nèi)外大電流互感器的發(fā)展與研究現(xiàn)狀進行了敘述，并成功設(shè)計了15000/5A大電流互感器。 2、對精典的電磁場理論和場路耦合法的數(shù)學(xué)理論進行了深入的研究，建立了大電流互感器的三維場路耦合有限元分析的數(shù)學(xué)模型和仿真模型。應(yīng)用有限元軟件ANSYS建立三維有限元仿真模型和基于場路耦合原理的外部耦合電路。 3、理論分析了雜散磁通對電流互感器鐵心的影響；重點分析了繞組屏蔽雜散磁通理論；通過等值電流法，得到無論三相還是多相電流互感器條件下，中間相的電流互感器所受到的雜散磁通是最為嚴重的，為大電流互感器的有效保護提供了科學(xué)依據(jù)。 4、為了得到最優(yōu)化屏蔽繞組，對屏蔽繞組的匝數(shù)采用離散化替代連續(xù)性，再考慮屏蔽繞組在環(huán)形鐵心上的位置，共提出了多種優(yōu)化方案；根據(jù)三維場路耦合有限元分析模型，精確計算出屏蔽繞組中的電流、電流分布、環(huán)形鐵心中的磁感應(yīng)強度分布和外層繞組的局部最高溫升，通過比較多種計算結(jié)果，得到大電流互感器屏蔽繞組的最優(yōu)化方案。 5、最后建立了大電流互感器的等效磁勢法和降流回路法兩種試驗方案模型，通過比較試驗方案仿真計算結(jié)果和出廠試驗結(jié)果，證明了仿真計算結(jié)果是正確的，可靠的。 通過對屏蔽繞組進行優(yōu)化設(shè)計后，有效地削弱了雜散磁通，使得大電流互感器輕型化、小型化，節(jié)約了大量的銅材料，使得其運輸更加方便。
標簽： 大電流 互感器 繞組 應(yīng)用研究
上傳時間： 2013-04-24
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單相交流串勵電動機由于啟動轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速高、體積小等一系列的特點，在電動工具、家用電器，尤其是小家電和吸塵器上獲得了十分廣泛的應(yīng)用。論文對單相交流串勵電動機的發(fā)熱和振動特性進行研究。 在第二章，通過討論電機的發(fā)熱理論及其影響因素，結(jié)合實際建立了數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)得出一個工程上比較實用的公式，用來計算馬達堵轉(zhuǎn)時的溫升，還編寫了一個電腦程序來仿真計算馬達堵轉(zhuǎn)時的溫升。 在第三章，討論了電機轉(zhuǎn)子和支撐組成的振動系統(tǒng)在多自由度和各種情況下的振動。應(yīng)用杜哈梅積分式和傅立葉分析法將機械振動和電磁干擾聯(lián)系起來，將機械振動問題轉(zhuǎn)化為二階電路的問題來進行處理。并且提出觀點：1.先測量出機械振動的頻譜圖或電磁噪音的Db-Freq頻譜圖，再用反傅立葉分解的方法將它們合成，得到周期性的激勵的形狀。2.由激勵(力信號或電信號)所產(chǎn)生的波在弦內(nèi)進行傳播，信號經(jīng)過衰減，輻射，在邊界處反射，然后跟下一列波迭加，直到成為穩(wěn)定的干擾信號。 在第四章，對樣機進行測試，并和電腦仿真結(jié)果進行了比較。結(jié)果表明二者的偏差在2.5％以內(nèi)。
上傳時間： 2013-07-31
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機。永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)是以永磁同步電機為控制對象，采用變壓變頻技術(shù)對電機進行調(diào)速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，轉(zhuǎn)子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術(shù)開環(huán)運行時，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機效率有所下降，轉(zhuǎn)子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機安全運行，有時甚至還會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無法運行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎(chǔ)之上的，因此如何獲取轉(zhuǎn)子位置和速度信號是整個系統(tǒng)中相當重要的一個環(huán)節(jié)。當前，在大多數(shù)調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉(zhuǎn)子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應(yīng)用。它通過測量電動機的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉(zhuǎn)子位置，提取永磁轉(zhuǎn)子的位置和速度信息，完成閉環(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象，介紹了永磁同步電機的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型，詳細地闡述了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的理論基礎(chǔ)及其波形的產(chǎn)生機制，并對閉環(huán)控制策略進行了研究。鑒于數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設(shè)資源，使用該芯片設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對整個控制系統(tǒng)的試驗調(diào)試，實現(xiàn)了永磁同步電機的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機的仿真數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的工作原理，構(gòu)建了永磁同步電機調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理，對永磁電機的轉(zhuǎn)子位置角θe和轉(zhuǎn)速ωe進行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場垂直并保持與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電機的閉環(huán)調(diào)速運行。理論分析和仿真結(jié)果表明，所提出的永磁同步電機無傳感器控制方法具有較強的魯棒性和令人滿意的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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音圈電機(VoiceCoilMotor，簡稱VCM)是特種直線電機，其工作原理與揚聲器的音圈類似。其最突出的特點是體積小、重量輕，動作速度快，可以達到很高的定位精度，推力均勻。自從問世以來，廣泛的應(yīng)用在計算機存儲設(shè)備、航天儀器(例如航天制冷機)、精密測距儀器(例如霍爾位移測量裝置)、精密車床以及移動電話中。目前，生產(chǎn)出的VCM電機廣泛應(yīng)用于消費類和生產(chǎn)類市場，特別是高檔家用電器和計算機中。 針對目前我國VCM結(jié)構(gòu)設(shè)計的不足及工藝的落后，本文結(jié)合現(xiàn)有的加工工藝，研究永磁VCM的設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，具體內(nèi)容如下： 首先，介紹VCM工作原理，以及內(nèi)磁式與外磁式、長音圈與短音圈、動圈式與動鐵式、直線式與搖臂式等不同結(jié)構(gòu)VCM及相應(yīng)特點，闡述了力矩常數(shù)的意義及其對電機性能的影響，并詳細介紹了VCM在光盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器，以及在電刷試驗臺(提供靜壓力)中的典型應(yīng)用。 其次，從電機電磁場的基本理論出發(fā)，介紹有限元及其在電磁場仿真計算中的應(yīng)用，并采用有限元軟件ANSYS，結(jié)合實際算例，對VCM進行建模和仿真。 再次，文中詳細介紹了永磁VCM的設(shè)計過程，提出了設(shè)計方法以供參考，其中包含了定量計算，包括了永磁體材料的選擇、體積的計算，音圈的設(shè)計(匝數(shù)計算及選型)，以及電機整體的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。 最后，結(jié)合設(shè)計VCM應(yīng)當遵循的原則，提出了若干結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。在理論推導(dǎo)和分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合仿真軟件ANSYS，對幾種結(jié)構(gòu)分別進行了電機電磁場以及電機性能的仿真分析，其中包括：采用釹鐵硼永磁的單勵磁結(jié)構(gòu)VCM與傳統(tǒng)鐵氧體VCM的性能差異；增加極靴對VCM性能影響；增加短路環(huán)及變換結(jié)構(gòu)對VCM動態(tài)響應(yīng)速度的影響等。
標簽： 磁場 優(yōu)化設(shè)計 計算 音圈電機
上傳時間： 2013-06-10
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的電機，其傳統(tǒng)的理論分析與設(shè)計方法已比較成熟。它的進一步推廣應(yīng)用，在很大程度上有賴于對控制策略的研究。實踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅(qū)動沒有阻尼繞組的永磁同步電動機開環(huán)運行時，有時電機的運行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會變得不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應(yīng)用于永磁同步電機無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的方法。對永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型和卡爾曼濾波原理作了詳細的分析，在dq轉(zhuǎn)子同步坐標系中應(yīng)用推廣卡爾曼濾波算法，對永磁同步電機的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速進行實時在線估計。所選取的濾波算法只需測量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機、可靠性高和經(jīng)濟耐用的優(yōu)點。利用在線估計出的轉(zhuǎn)速和電流實現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機矢量控制。同時還提出了基于磁飽和原理的永磁轉(zhuǎn)子初始位置的檢測方法。針對轉(zhuǎn)子磁場定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調(diào)制方法對系統(tǒng)進行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關(guān)頻率和不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下，明顯提高電機的調(diào)速性能。 在Matlab6.5環(huán)境下進行的系統(tǒng)仿真實驗表明，所提出的位置估計算法和控制方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)角跟蹤特性和速度控制性能，同時系統(tǒng)具有較強的抗負載擾動性能和較好的魯棒性。實驗結(jié)果表明本文的方法達到了預(yù)期的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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盤式永磁同步電動機是一種性能優(yōu)越、但結(jié)構(gòu)特殊的電動機。作為一種理想的驅(qū)動裝置，其應(yīng)用范圍遍及航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉(zhuǎn)子、單定子結(jié)構(gòu)盤式無鐵心永磁同步電機，進一步減輕了電機的質(zhì)量并消除轉(zhuǎn)矩脈動。 對電機的設(shè)計、性能預(yù)測都離不開電機電磁場的計算。不同于傳統(tǒng)的圓柱式徑向磁通電機，盤式無鐵心電機是軸向磁通電機，外加其無鐵心的結(jié)構(gòu)，決定了該電機的磁場呈三維、開域分布。對它的電磁場分析，不能采用對待徑向磁通電機的化為二維磁場的分析方法。 本文研究的重點內(nèi)容分為兩部分：(1)在盤式無鐵心永磁同步電機的結(jié)構(gòu)上，建立其磁場三維模型，由三維有限元法計算三維電磁場，分析計算結(jié)果，并總結(jié)出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布規(guī)律。 (2)在磁場計算的基礎(chǔ)上，將Halbach型永磁體陣列的理論應(yīng)用到磁鋼設(shè)計中來，提出磁鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，研究出適合于盤式無鐵心永磁同步電機的磁鋼結(jié)構(gòu)，以獲得理想的磁場波形和磁密值。 本文首先從磁路計算的方法入手，通過磁路計算分析出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布特點。其后直接運用三維有限元法求解該電機的電磁場，分析計算結(jié)果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結(jié)構(gòu)、不等厚軸向充磁磁鋼結(jié)構(gòu)并將Halbach陣列的理論應(yīng)用到盤式無鐵心永磁同步電機的磁剛結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結(jié)合，提出了最經(jīng)濟、有效的改進型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運用ANSYS軟件對各種磁鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場進行結(jié)果仿真。
上傳時間： 2013-06-23
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交流電動機是一個多變量、高階、強耦合的非線性系統(tǒng)，不象直流電機那樣易于控制轉(zhuǎn)矩，采用矢量控制技術(shù)可解決傳統(tǒng)交流調(diào)速的難題，使交流電機可以按直流電機的控制規(guī)律來進行控制，而無傳感器矢量控制技術(shù)由于可以省去速度傳感器，使相應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)變得簡便、廉價和可靠，所以成為當前研究的熱點，本論文工作就是這方面的一個嘗試。 論文首先介紹了矢量控制技術(shù)的基本理論。對感應(yīng)電動機在三相靜止坐標系下強耦合和互感變參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，通過坐標變換，導(dǎo)出感應(yīng)電機在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型，然后將同步坐標系按轉(zhuǎn)子磁場定向，實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的分別控制，從而可以按直流電機的控制規(guī)律來控制交流電機。 其次，論文基于同步軸系下的感應(yīng)電動機電壓磁鏈方程式，提出了一種感應(yīng)電動機按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方法，利用在同步軸系中T軸電流的誤差信號實現(xiàn)對電機速度的估算，這種速度估算方法結(jié)構(gòu)簡單，有一定的自適應(yīng)能力。同時在該無傳感器矢量控制系統(tǒng)中，由于采用了經(jīng)典的PI調(diào)節(jié)器，使得控制系統(tǒng)更為簡單易行。 論文利用MATLAB建立了該無傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真模型。為提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和仿真結(jié)果的準確性，仿真模型采用了標么值系統(tǒng)，并考慮了控制周期和采樣信號周期對仿真結(jié)果的影響。討論了離散控制引起的相位補償問題，使仿真結(jié)果更接近實際工程系統(tǒng)。 最后，通過仿真進一步驗證了本文提出的無傳感器矢量控制系統(tǒng)的正確性和可行性，也證明了速度估計模型對速度估計準確，且對參數(shù)的變化有較強的魯棒性。
標簽： 無傳感器 矢量控制系統(tǒng) 速度
上傳時間： 2013-06-02
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在永磁直流電機中，即使電樞繞組不通電，由于永磁體產(chǎn)生的磁場同電樞鐵芯的齒槽相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即齒槽定位力矩(CoggingTorque)。定位力矩使電機輸出轉(zhuǎn)矩波動，產(chǎn)生振動及噪聲。文中闡述了產(chǎn)生定位力矩的原理，綜述了包括德昌電機公司的技術(shù)在內(nèi)的抑制定位力矩的方法和研究現(xiàn)狀。抑制定位力矩的方法，主要就是減小電樞旋轉(zhuǎn)過程中氣隙中磁場能量的變化。 文中以少槽永磁直流電機為例，通過有限元分析，以及DOE實驗驗證，對轉(zhuǎn)子沖片增加輔助凹槽、充磁方式和轉(zhuǎn)子沖片不同類型對定位力矩的影響進行了研究，深入分析了沖片輔助凹槽對抑制少槽永磁直流電機定位力矩的作用，結(jié)果表明，同一沖片上在對稱位置上排布輔助凹槽能取得很好的效果，而以沖片中心線對稱地加兩個輔助凹槽時，輔助凹槽角度不同作用不同。對不同沖片，適合的輔助凹槽角度也是不同的。文中找出了一個較成熟的抑制少槽永磁直流電機定位力矩的系統(tǒng)方法，給出了生產(chǎn)中實用的抑制方法，同時通過實驗給出了這些方法對電機性能的影響。 DOE方法能從不同因素中找出對定位力矩起主要作用的變異因素，并且尋找到各變異因素之間的影響作用，給出抑制定位力矩各變量的最佳組合，相比現(xiàn)時生產(chǎn)中的方法，該組合可將定位力矩降低70％。
上傳時間： 2013-07-10
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數(shù)字信號微處理器與計算機之間的數(shù)據(jù)通信越來越受到重視。本文主要介紹TI公司'54x系列DSP 通過主機接口（HPI）與計算機并口進行通信的簡易設(shè)計方案。該方案以簡單的電路設(shè)計實現(xiàn)了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳
上傳時間： 2013-06-10
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本文介紹一種基于ST72141 專用電機控制芯片的無刷直流電動機控制系統(tǒng)，簡述了其自有的反電動勢檢測原理及實現(xiàn)該系統(tǒng)控制的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。無刷直流電動機由于轉(zhuǎn)子采用永磁材料勵磁，無
上傳時間： 2013-06-05
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