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(chǎn)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(chǎn)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(yīng)用疊加原理分析直流偏磁時的勵磁情況。為此，本文應(yīng)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(jié)果表明，直流偏磁使鐵心中的磁通密度發(fā)生偏移，對應(yīng)的勵磁電流波形呈現(xiàn)正負(fù)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(yán)重。 在求出直流偏磁量與勵磁電流峰值關(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，鐵心損耗也會隨之增加，這會導(dǎo)致鐵心溫升上升，嚴(yán)重時會導(dǎo)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(yīng)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(jié)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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電力變壓器是電力系統(tǒng)中及其重要的電氣設(shè)備，它的安全運行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。變壓器長期在電網(wǎng)中運行會發(fā)生各種故障和事故，一旦遭到破壞，損失巨大。通過預(yù)防性試驗和油中溶解氣體的氣相色譜分析結(jié)果判斷變壓器的絕緣狀況，對防止事故的發(fā)生有很大作用，但定期的預(yù)防性試驗可能出現(xiàn)過多的維修和不必要的停機，又不能及時發(fā)現(xiàn)故障；而變壓器在線監(jiān)測可以及早發(fā)現(xiàn)變壓器故障，避免事故的發(fā)生，而且可以降低維護(hù)成本。 變壓器中最常發(fā)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(yīng)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(fā)現(xiàn)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(jiān)測方法。 本文根據(jù)變壓器繞組的短路電抗在正常運行時不發(fā)生變化，而在變壓器內(nèi)部故障時要發(fā)生變化的特性，應(yīng)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(jié)果對比正常時的三相繞組的短路電抗，可以發(fā)現(xiàn)繞組是否異常及故障發(fā)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(xiàn)變壓器繞組的參數(shù)辨識，此時并沒有考慮衰減直流分量。經(jīng)過分析，當(dāng)采樣信號中存在衰減直流分量時傅立葉算法就會產(chǎn)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(shù)辨識的實際應(yīng)用與誤差分析，分析了系統(tǒng)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(shù)辨識的軟件設(shè)計和運行試驗，驗證了方案的可行性。
上傳時間： 2013-07-29
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，是繼矢量控制技術(shù)之后出現(xiàn)的又一種新的控制思想，其控制手段直接，系統(tǒng)響應(yīng)迅速，具有優(yōu)良的靜、動態(tài)特性，系統(tǒng)魯棒性好，因而受到了普遍關(guān)注并得到了迅速發(fā)展。 本論文從交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展開始，分析了異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，推導(dǎo)了u-l、i-n兩種磁鏈模型，并對這兩種磁鏈模型的適應(yīng)范圍和特點進(jìn)行了分析，然后推導(dǎo)了在全速范圍都適用的u-n模型。u-n模型的特點是：低速下工作于i-n模型，高速下工作于u-i模型，高低速之間自然過渡，加之引入電流調(diào)節(jié)器對電流觀測值進(jìn)行補償，大大提高了模型的觀測精度。 然后以交流電力機車為例，介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，并根據(jù)電力機車的牽引特性，設(shè)計了不同的控制策略： (1)低速區(qū)：采用圓形磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制； (2)高速區(qū)：采用六邊形磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制； (3)弱磁區(qū)：通過改變磁鏈給定值來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)。 同時應(yīng)用MATLAB/SIMULINK軟件建立了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型，并得出了仿真結(jié)果，驗證了該方法的正確性。 最后介紹了無速度傳感器的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，推導(dǎo)了基于模型參考自適應(yīng)(MRAS)理論的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的辨識方法，建立了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的辨識模型，并得到了仿真結(jié)果。
標(biāo)簽： 直接轉(zhuǎn)矩 控制技術(shù) 交流調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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盤式永磁電機因其較高的轉(zhuǎn)矩密度和良好的動態(tài)響應(yīng)特性，在各種驅(qū)動、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣和應(yīng)用。本文針對盤式永磁同步電動機的設(shè)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(zhuǎn)矩密度進(jìn)行了比較，得到了兩種電機轉(zhuǎn)矩密度的變化關(guān)系。推導(dǎo)了六相盤式永磁同步電動機的電樞反應(yīng)電抗、槽漏抗等的計算公式，同時也給出了這些參數(shù)相應(yīng)的有限元計算方法，兩種計算結(jié)果基本一致。并且在對多極少齒結(jié)構(gòu)電機的漏磁系數(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該類電機的漏磁系數(shù)的計算方法。 其次，采用了針對六相電機的22極24槽結(jié)構(gòu)，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(jìn)行優(yōu)化，可使得永磁電機氣隙磁密波形畸變率減小，進(jìn)而降低的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩的影響規(guī)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(huán)法盤式永磁電機電磁設(shè)計程序。通過對樣機設(shè)計值與實驗值比較，不斷對盤式永磁電動機的電磁程序進(jìn)行完善和修正，目前已經(jīng)形成了一個比較實用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機轉(zhuǎn)子盤體進(jìn)行剛度計算，并且也對電機的定子進(jìn)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(chǔ)上，本文設(shè)計制造了一臺5kW的雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的盤式永磁同步電動機樣機并做了詳細(xì)的實驗，實驗結(jié)果與理論分析基本一致。
上傳時間： 2013-07-29
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永磁無刷直流電動機具有慣量小、控制簡單、動態(tài)性能好等優(yōu)良特性，因此在航天、機器人、數(shù)控機床等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無刷直流電機在國外已經(jīng)成功應(yīng)用于對系統(tǒng)要求較高的場合，近年來在國內(nèi)也引起了廣泛的興趣。本課題針對輪式機器人，設(shè)計了無刷直流電動機并設(shè)計相應(yīng)控制系統(tǒng)。 首先，本課題分析了機器人用無刷直流電動機的組成結(jié)構(gòu)、繞組連接，并對三相無刷直流電動機星角接工作方式進(jìn)行比較，按照無刷直流電動機兩種模式運行、多極分?jǐn)?shù)槽等特點進(jìn)行局部設(shè)計。最終以爬坡時狀態(tài)為參考，經(jīng)過多次計算得到無刷直流電動機的初始設(shè)計方案。 其次，為了提高設(shè)計的可靠性及設(shè)計成本，本課題用MaxwellRMxprt和Maxwell 2D有限元分析軟件來對所設(shè)計的電磁設(shè)計方案進(jìn)行驗證。應(yīng)用Maxwell 2D軟件進(jìn)一步對設(shè)計方案進(jìn)行分析和校驗，以校核仿真結(jié)果參數(shù)能否與設(shè)計方案相吻合。 最后設(shè)計了無刷直流電動機的PIC單片機控制系統(tǒng)并對無刷直流電動機進(jìn)行系統(tǒng)仿真?？刂葡到y(tǒng)CPU采用PIC16F877單片機，它能夠提供最佳的性能價格比。系統(tǒng)采用IGBT 專用柵極驅(qū)動集成電路IR2130，來控制系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)仿真采用MATLAB/SIMULINK軟件，檢驗所設(shè)計電機在系統(tǒng)中的性能。 結(jié)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(shù)據(jù)方案設(shè)計，Maxwell對電磁設(shè)計方案進(jìn)行驗證，設(shè)計PIC單片機控制系統(tǒng)，應(yīng)用MATLAB對電機控制系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行設(shè)計及相應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計。
上傳時間： 2013-07-28
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近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機根據(jù)反電動勢和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(無刷直流電機)和正弦波永磁同步電機(永磁同步電機)。正弦波永磁同步電機為實現(xiàn)其正弦波驅(qū)動控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號，通常采用機械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等)，機械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息，但其體積大，價格高，增加了轉(zhuǎn)子的慣量，且性能易受環(huán)境因素的影響，限制了永磁同步電機的應(yīng)用場合。近年來受到廣泛的關(guān)注的無位置傳感器技術(shù)，是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點獲取轉(zhuǎn)子的位置信號，此技術(shù)雖取消了機械位置傳感器，但存在控制復(fù)雜，位置檢測精度不高，運行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號，以實現(xiàn)永磁同步電機的正弦波驅(qū)動控制問題。 首先，本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進(jìn)的方法，該法通過對位置區(qū)間初始速度的估算，可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型，并對其進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果表明：改進(jìn)位置估算方法即使在加減速等動態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次，完成了以TI公司的數(shù)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅(qū)動芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機運行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行優(yōu)化。 最后，完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機的軟件設(shè)計，文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計和調(diào)試，并對其進(jìn)行了實驗驗證。
上傳時間： 2013-07-23
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風(fēng)能是可再生能源，世界各國越來越重視風(fēng)能的開發(fā)和利用。國內(nèi)外學(xué)者也開始研究高效率永磁電機在風(fēng)力發(fā)電上的應(yīng)用。在山東省科技廳資助下，本文研究了一種新型結(jié)構(gòu)的雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其高運行效率和特殊的電機結(jié)構(gòu)，使其在小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中存在著巨大優(yōu)勢。本文主要研究的內(nèi)容如下： 第一部分首先給出了雙轉(zhuǎn)子永磁電機的基本結(jié)構(gòu)、等效磁路、工作原理，然后對雙轉(zhuǎn)子永磁電機電樞反應(yīng)電感參數(shù)進(jìn)行計算。 第二部分對雙轉(zhuǎn)子永磁電機的空載感應(yīng)電勢進(jìn)行解析計算和有限元分析驗證。首先通過引入相對比磁導(dǎo)函數(shù)，給出了雙轉(zhuǎn)子永磁電機考慮齒槽效應(yīng)時定子表面的磁場分布，并給出了相應(yīng)的波形。然后采用矢量合成法推導(dǎo)了空載感應(yīng)電勢的表達(dá)式，為了驗證空載電勢解析法的正確性，本文采用有限元法對其分析計算。通過比較得出：解析法和有限元法吻合很好。最后，針對雙轉(zhuǎn)子電機的特殊結(jié)構(gòu)，提出了三種改善電勢波形的方法，并利用解析法對其進(jìn)行分析，證明了這幾種措施的可行性。 第三部分針對halbach磁體電機在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的潛在優(yōu)勢，主要研究了halbach磁體結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子電機的電勢和齒槽轉(zhuǎn)矩。首先給出了halbach陣列的基本原理，采用有限元法分析了halbach磁體結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子電機的磁場分布及空載電勢波形，并對其進(jìn)行了諧波分析。最后利用能量的虛位移法推導(dǎo)了雙轉(zhuǎn)子電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，對于halbach磁體雙轉(zhuǎn)子電機，提出了三種減小轉(zhuǎn)矩脈動的方法，并通過有限元分析進(jìn)行了比較，證明了這幾種措施的可行性。 第四部分對雙轉(zhuǎn)子電機的設(shè)計進(jìn)行了分析，提出了先分別設(shè)計內(nèi)外電機再統(tǒng)一調(diào)整的設(shè)計方法，最后設(shè)計制作了樣機，給出了樣機圖片。并對樣機進(jìn)行試驗，測量不同轉(zhuǎn)速下電機的空載電勢波形，電機的電勢-轉(zhuǎn)速曲線，電機的負(fù)載電壓-電流特性曲線，并測量了電樞反應(yīng)電感數(shù)值，通過對比可以得出：試驗值、解析值和有限元值吻合很好。
標(biāo)簽： 轉(zhuǎn)子 風(fēng)力發(fā)電機
上傳時間： 2013-08-04
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為設(shè)計高性能、低損耗的電機，需要準(zhǔn)確地分析電機鐵耗。本文從鐵磁材料的磁化特點出發(fā)，以分離鐵耗模型為基礎(chǔ)，對交變磁化以及旋轉(zhuǎn)磁化條件下鐵磁材料和電機的鐵耗進(jìn)行分析和計算，分別從理論和實踐角度著重就電機鐵耗計算和測量中的一些相關(guān)問題作了深入研究。 按照分離鐵耗模型，鐵心損耗可以分成磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗。本文首先從交流磁滯回線的產(chǎn)生機理出發(fā)，在Preisach靜態(tài)磁滯模型的基礎(chǔ)上，利用極限磁滯回線的對稱性，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立了Preisach人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯仿真模型，實現(xiàn)了對鐵磁材料交流磁滯回線的理論計算，為磁滯損耗的理論分析和計算奠定了基礎(chǔ)；為對交流磁滯回線進(jìn)行實測，本文給出了一種采用愛潑斯坦方圈測量鐵磁材料交流磁滯回線與磁滯損耗的新方法，該方法克服了環(huán)形樣片測量法的不足，操作簡單，且測量精度高，具有較好的實用價值。利用該方法得到的實驗數(shù)據(jù)很好地驗證了理論計算結(jié)果。 對渦流損耗以及異常損耗的計算模型，本文系統(tǒng)地給出了其推導(dǎo)過程，對模型中的參數(shù)進(jìn)一步加以明確，并對模型的特點進(jìn)行了分析。鐵磁材料異常損耗計算模型是基于統(tǒng)計學(xué)原理推導(dǎo)而來的，模型中參數(shù)的確定涉及到鐵磁材料的微觀特性，本文給出了通過實驗確定其參數(shù)的具體方法；考慮到工程中異常損耗計算模型是其理論模型的簡化形式，文中對兩者的差別進(jìn)行了分析。 在分析電機鐵耗時，既要考慮鐵心材料本身的損耗特性，也要考慮電機供電方式以及鐵心中磁場變化等因素對鐵耗的影響。在對鐵磁材料損耗特性分析的基礎(chǔ)上，本文考慮到局部磁滯回環(huán)對電機鐵耗的影響，推導(dǎo)了計及局部磁滯作用的電機鐵耗模型，并從理論上對C.P.Steinmetz的磁滯損耗經(jīng)驗公式進(jìn)行了驗證，從而明確了公式中經(jīng)驗系數(shù)的物理意義；同時通過實驗研究，分析了磁化頻率對磁滯損耗系數(shù)的影響，提出了在磁化頻率較高時分段確定磁滯損耗系數(shù)的方法；考慮到現(xiàn)代電機控制策略以及供電方式的多樣性，本文對正弦波、方波以及三角波電壓供電時鐵心材料的交變鐵耗模型分別進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了其解析表達(dá)式，并通過實測證明了模型的有效性；對SPWM這類應(yīng)用較為廣泛的非正弦供電方式，推導(dǎo)了電機交變損耗的一般計算模型，分析了SPWM變頻器供電時電機鐵耗與變頻器參數(shù)的關(guān)系，給出了其關(guān)系的數(shù)量表達(dá)式; 同時采用改進(jìn)的愛潑斯坦方圈試驗平臺對非正弦供電條件下的鐵磁材料損耗和電機鐵耗進(jìn)行了實驗研究。 考慮到電機鐵心制造過程中沖壓對鐵心材料特性的影響，本文提出了一套簡便的對鐵磁材料進(jìn)行沖壓影響研究的實驗方法，利用該方法，有效地對材料的沖壓影響特性進(jìn)行了分析。在實驗研究的基礎(chǔ)上，本文推導(dǎo)了考慮沖壓影響時的鐵磁材料損耗的修正系數(shù)，從而在傳統(tǒng)交變鐵耗分離模型的基礎(chǔ)上，建立了計及沖壓影響的電機鐵耗計算模型。對模型中引入的沖壓影響修正系數(shù)，給出了詳細(xì)的推導(dǎo)過程和明確的計算方法，從而使傳統(tǒng)的經(jīng)驗修正方法得到改善。 在旋轉(zhuǎn)電機中，除交變磁化外，同時還存在大量的旋轉(zhuǎn)磁化。本文對旋轉(zhuǎn)磁化的物理機理進(jìn)行了初步探討，分析了旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗特點，系統(tǒng)介紹了當(dāng)前鐵磁材料旋轉(zhuǎn)磁化性能以及旋轉(zhuǎn)磁化損耗實驗測量和理論計算的方法和手段。 在以上鐵耗理論的基礎(chǔ)上，充分考慮鐵心的非線性及磁滯特性，本文建立了一般條件下的鐵心動態(tài)電路模型，并將該模型應(yīng)用于異步電動機鐵心等效電路中，推導(dǎo)了異步電動機動態(tài)鐵耗的分離等效電阻。以一臺三相異步電動機為樣機，采用以上鐵耗的動態(tài)分離等效電阻，有效地對電機鐵耗進(jìn)行了分離，從而為深入研究電機的動態(tài)鐵耗特性提供了便利。 論文最后以一臺永磁無刷直流電機為例，對電機的運行特性以及鐵心損耗進(jìn)行了分析計算。分析中應(yīng)用場路結(jié)合法，建立了永磁無刷電機換流等效電路模型，采用鏡像法建立了深槽無刷電機電樞反應(yīng)分析模型；在電機鐵耗分析中，推導(dǎo)了考慮旋轉(zhuǎn)磁化的電機鐵耗工程計算模型，對樣機鐵耗進(jìn)行了理論計算，并通過構(gòu)建實驗平臺，對旋轉(zhuǎn)磁化條件下的樣機空載鐵耗進(jìn)行了測量，最終理論值與實測值吻合良好，證明了上述方法的有效性。
標(biāo)簽： 旋轉(zhuǎn)電機 損耗 分
上傳時間： 2013-07-02
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選相控制開關(guān)又稱同步開關(guān)或相控開關(guān)，其實質(zhì)就是控制開關(guān)在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘，以主動消除開關(guān)過程所產(chǎn)生的涌流和過電壓等電磁暫態(tài)效應(yīng)，提高開關(guān)的開斷能力。本論文以電力系統(tǒng)的無功補償為背景，分析了隨機投切電容器組的暫態(tài)過程所帶來的各種危害，從而提出選相投切技術(shù)；本文以真空開關(guān)選相投切電容器組為研究對象，著重介紹了電容器組選相投切技術(shù)的相關(guān)理論，給出了電容器組選相投切的控制策略，為同步開關(guān)選相控制器的設(shè)計提供了理論依據(jù)。 雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、動作穩(wěn)定可靠，其出力特性能與真空開關(guān)良好匹配，在中壓領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。相控真空開關(guān)采用三相獨立操動的雙穩(wěn)態(tài)永磁機構(gòu)，其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲能大容量電容器，通過多次的測試結(jié)果表明雙穩(wěn)態(tài)永磁機能很好地滿足相控開關(guān)的要求，是相控開關(guān)的理想選擇。 IPM(智能功率模塊)作為一種新型的大功率開關(guān)器件，以其設(shè)計簡單(內(nèi)置驅(qū)動和保護(hù)電路)，低功耗，開關(guān)速度快等特點成為越來越多設(shè)計者的首選，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文討論了IPM在選相投切電容器組中的相關(guān)邏輯控制策略，光耦隔離驅(qū)動，IPM過流、過熱相關(guān)保護(hù)等內(nèi)容，設(shè)計了以DSP(TMS320LF2407A)為核心的永磁機構(gòu)同步控制系統(tǒng)，實時采集電網(wǎng)信號，經(jīng)過FIR數(shù)字濾波提取零點，通過IPM控制大容量電容器放電來驅(qū)動永磁機構(gòu)，實現(xiàn)斷路器在期望相位上分?jǐn)嗷蜿P(guān)合以減小暫態(tài)沖擊，并保證儲能電容器的一次儲能完成一次完整的O-C-O操作。 通過相關(guān)試驗測試，表明本系統(tǒng)已經(jīng)初步達(dá)到了設(shè)計所要達(dá)到的預(yù)期效果，為以后的研究以及同步控制控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗和參考。
標(biāo)簽： 并聯(lián)電容器組 相控 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高速永磁無刷直流電機應(yīng)用前景越來越廣闊，有較大的研究價值，對其電磁性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機，尤其是高速永磁電機的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計算、優(yōu)化設(shè)計、控制系統(tǒng)和樣機制造和實驗等做了大量的工作： 對電機的磁路進(jìn)行分析設(shè)計：從磁路結(jié)構(gòu)入手，分析了定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體的各種結(jié)構(gòu)優(yōu)劣及其選型、選材的根據(jù)；講述了場路結(jié)合的分析計算方法；給出了極數(shù)、槽數(shù)、繞組、轉(zhuǎn)子參數(shù)、定子參數(shù)和軸承的參數(shù)確定方法。 對永磁無刷直流電機的電路進(jìn)行分析：從電機磁場分析入手，根據(jù)齒磁通分析計算了電樞繞組的感應(yīng)電動勢；根據(jù)此電動勢的波形，推導(dǎo)了三相六狀態(tài)控制時，電動勢的電路計算模型，重點推導(dǎo)了電動勢平頂寬度小于120度電角度時的電路模型，指出換相前電流波形出現(xiàn)尖峰脈沖的原因，該模型考慮了電感對高速電機性能的影響；給出了基于能量攝動法計算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗系數(shù)來計算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準(zhǔn)確計算高速永磁無刷直流電機內(nèi)的鐵耗是困擾電機工作者的一個難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計算模型，進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮電機內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對鐵耗的影響的鐵耗計算模型，其各項損耗系數(shù)是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數(shù)據(jù)通過回歸計算得到。通過實際電機的計算和實驗測試，表明此計算模型有較高的準(zhǔn)確度。隨著電機內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個重要問題，為了了解電機內(nèi)的溫度分部，防止局部過熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡(luò)法永磁無刷直流電機的溫升計算模型，并對電機進(jìn)行了溫升計算，計算結(jié)果和實際測量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機的電磁計算方法，建立了優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對高速永磁無刷直流電機的效率進(jìn)行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機，通過對優(yōu)化前后的方案做出樣機并進(jìn)行比較實驗，優(yōu)化后測量損耗有了較大的減小。 對永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究：位置檢測技術(shù)、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統(tǒng)換相角問題，它們都對電機的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機中的安裝應(yīng)用；功率管壓降對起動電流、功率的影響問題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對電機電流，輸出性能的影響，提出適當(dāng)提前換相有利于電機出力。 做出永磁無刷直流電機樣機并進(jìn)行實驗研究，主要包括高速永磁無刷直流電機、內(nèi)置式永磁無刷直流電機、高壓永磁無刷直流電機的設(shè)計、性能分析、樣機制作、實驗分析等。建構(gòu)了對樣機進(jìn)行發(fā)電機測試、電動機測試、損耗測量的實驗平臺，通過在測試時使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機鐵耗和機械損耗，實驗測量結(jié)果和計算結(jié)果基本一致。 總之，通過對永磁無刷直流電機的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無刷直流電機的設(shè)計理論和分析方法，并通過樣機的制造和實驗，進(jìn)一步的驗證了這些理論和方法的準(zhǔn)確性，這對永磁無刷直流電機的設(shè)計和應(yīng)用有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
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