隨著工業(yè)技術的發(fā)展,變頻調(diào)速器的應用越來越廣泛,它的顯著的節(jié)能效果和靈活多變的運行方式,給人們留下了深刻印象.但是由于變頻器價格昂貴,影響了它的普及及推廣應用.如何在提高變頻器的性能的同時盡量降低其價格,是一個非常值得研究的問題.該文針對這一情況,并順應當前變頻器集成化、高頻化的發(fā)展趨勢,決定采用性能價格比很高的專用集成電路FSA4828和智能功率模塊(IPM)開發(fā)一臺低價格、高性能、具有實用價值的通用變頻調(diào)速器.它采用V/F控制方式,有多種控制運行功能和完善的保護措施,從而使其既有較好的運行性能,又有安全穩(wěn)定的運行狀態(tài),不會因各種故障而輕易損壞.同時,先進的人機接口使得參數(shù)的輸入和變頻器運行方式的改變極為方便,新型集成元件的采用也使得它的開發(fā)周期短,整機結構簡潔,成本較低.該文詳細的分析、設計了該通用變頻器的硬件電路及控制程序,介紹了兩種最主要的集成元件:SA4828和IPM模塊PM25RSB120,以及它們在設計中的應用.最后,該文還分析了硬件電路產(chǎn)生的干擾問題,并分別從硬件、軟件兩方面提出相應的抗干擾措施.
標簽： 變頻調(diào)速器
上傳時間： 2013-05-23
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電動車輛是公認的清潔有效的城市交通工具.它集光、電、化學科學的最新技術于一體,是車輛、電子驅(qū)動系統(tǒng)、化學電源、計算機、新能源、新材料等勤務員技術中最新成果的集成產(chǎn)物.在各種車輛驅(qū)動系統(tǒng)中,就電動車輛在環(huán)保領域內(nèi)的競爭力而言,燃料電池系統(tǒng)及其技術具有很大的發(fā)展?jié)摿?在其關鍵技術:燃料電池技術和動力電子驅(qū)動技術方向,目前開發(fā)的方向主要是高功率密度、輕量化、高可靠性和低成本的燃料電池系統(tǒng).燃料電池系統(tǒng)的關鍵控制部件是空氣壓縮機,這是除燃料電池之外的最昂貴的部件.該文介紹的是為美國Ecostar電子驅(qū)動系統(tǒng)公司研制的、用于驅(qū)動新型燃料電池汽車的空氣壓縮機的永磁無刷直流電機.該電機的研究開發(fā)的主要目標是:高密度,低成本.
上傳時間： 2013-04-24
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該文通過研究直流調(diào)速系統(tǒng)雙向功率變換電路,提出一種ZCZVS Boost雙向DC/DC變換器與VVVF變頻調(diào)速器相結合,驅(qū)動鼠籠型異步電機的節(jié)能型電動車交流驅(qū)動系統(tǒng).該系統(tǒng)在功能上實現(xiàn)了車輛剎車減速或下坡制動時能量的回饋,達到節(jié)能、提高能量使用效率和增加車輛行駛距離的目的;采用交流異步電機,克服了傳統(tǒng)直流驅(qū)動系統(tǒng)的諸多缺陷,降低了成本,減少了維護;采用ZCZVS技術,降低了電磁干擾和損耗,提高了效率;另外,在逆變主電路中采用IPM模塊,簡化了系統(tǒng)結構,節(jié)約了空間,提高了整個系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性.論文詳細分析了系統(tǒng)工作原理,進行了拓撲和參數(shù)設計,并完成一套300W樣機的制作,通過相應的仿真和實驗測試,驗證了系統(tǒng)的可行性,特別適用于頻繁減速或剎車制動的電動車輛.預計該系統(tǒng)在旅游風景區(qū)、山城等將有很好的應用前景.
上傳時間： 2013-07-01
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目前,在電壓互感器設計中,雖有人進行過可靠性設計利優(yōu)化設計方面的研究,但采用的方法仍為傳統(tǒng)方法.本文采用現(xiàn)代設計方法,它將有限元分析、可靠性設計技術利優(yōu)化設計技術有機的結合起來,因此采用現(xiàn)代設計方法得到的方案比利用傳統(tǒng)設計方法設計出的方案更加經(jīng)濟合理.首先,本文簡單介紹了電壓互感器的原理,描述了電壓互感器的分類、基本參數(shù)和誤差分析.第二,本文研究了電磁場有限元分析原理,介紹了麥克斯韋方程和電磁場微分方程.本文采用大型通用有限元分析軟件ANSYS對電壓互感器進行二維電磁場有限元分析,對電壓互感器建立了有限元數(shù)學模型和網(wǎng)格剖分,對有限元模型加載了邊界條件并進行了求解.研究了二維磁場分析單元PLANE53單元利電路模擬單元CIRCU124單元的特點及使用方法.第三,對電壓互感器的瓷套部分進行了可靠性設計.瓷套所受的彎曲負荷應力很多,主要包括:風力負荷產(chǎn)生的彎曲應力,地震負荷產(chǎn)生的彎曲應力,產(chǎn)品運輸中傾斜產(chǎn)生的彎曲應力.本文研究了瓷套的應力分布的確定方法,將多種應力疊加在一起,推出了應力分布參數(shù)的計算公式.瓷套的應力、強度利各設計變量均可認為服從正態(tài)分布,在設計時作為正態(tài)分布變量處理.本文應用應力-強度干涉理論,對電壓互感器瓷套的可靠性設計方法進行了研究.第四,研究了ANSYS軟件的優(yōu)化設計模塊,研究了采用ANSYS軟件進行優(yōu)化設計的步驟和優(yōu)化工具及方法.利用ANSYS軟件的參數(shù)化設計語言與其OPT模塊,實現(xiàn)了有限元數(shù)值計算與優(yōu)化設計的有機結合.并以額定一次電壓35KV,額定二次電壓100V,額定頻率50HZ的電壓互感器為例,進行了有限元分析計算利優(yōu)化設計.根據(jù)電壓互感器產(chǎn)品設計的實際情況,確定設計變量為繞組導線規(guī)格和鐵心結構尺寸.優(yōu)化循環(huán)結束以后,可以選擇列出所有參數(shù)的數(shù)值,也可以只列出優(yōu)化變量,可以用圖顯示指定的參數(shù)隨序列號的變化情況,通過多方案的比較,得到最優(yōu)方案.將現(xiàn)代設計方法應用于生產(chǎn)廠家,可節(jié)省研究開支,大大縮短開發(fā)周期,減少計算誤差,減少試驗費用,降低成本,提高產(chǎn)品的可靠性,因此本項目的研究具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益.
上傳時間： 2013-06-10
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直流電動機具有運動效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點,但傳統(tǒng)的直流電動機均采用電刷,以機械方法進行換向,因而存在致命弱點,再加上制造成本高及維修困難等缺點,從而限制了它的應用范圍.近年來隨著永磁材料、現(xiàn)代電力電子技術、計算機技術和現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展而成熟起來的永磁無刷直流電動機(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,因而得到了廣泛的應用.該文研究的對象是由兩套三相無刷直流電動機組成的六相無刷直流電動機,每套繞組三相對稱,兩套繞組對應相之間相差30°電角度.重點研究六相無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩特性和系統(tǒng)的可靠性.在分析無刷直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎上,闡述了三相無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動的原因,在此基礎上提出六相無刷直流電動機.分析結果表明,六相無刷直流電動機的轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)于三相無刷直流電機,并且系統(tǒng)的可靠性也較高.該文對無刷直流電動機的工作原理進行了詳盡的分析,建立了三相和六相無刷直流電動機的數(shù)學模型.并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相和六相無刷直流電動機的系統(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)).對所得的仿真結果進行分析,表明與理論分析相吻合,證明了六相無刷直流電動機仿真模型的正確性.對兩套繞組可能出現(xiàn)的故障進行仿真分析,結果表明六相無刷直流電動機具有較強的容錯能力.由此得出結論,該文提出的六相無刷直流電動機方案是可行的.由于繞組在電機的結構中占有相當重要的位置,該文利用槽號相位表,設計了三相和六相無刷直流電動機的繞組.對槽號的分配,線圈的連接作了詳細地說明.該文還對三相和六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢進行了諧波分析,分析結果表明了六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢高次諧波含量要少于三相無刷直流電動機.
上傳時間： 2013-07-13
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開關磁阻電機（SR電機）驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是一種先進的機電一體化裝置，但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計算是研究SR電機振動噪聲的基礎。本文利用磁通管法推導出徑向力的解析表達式，定性分析了徑向力與電機結構參數(shù)等之間的關系。根據(jù)虛位移原理，推導出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進行一次磁場計算，不但減小了計算量，同時計算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計算方法，求出了實驗樣機的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對在SRD性能仿真時，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時，而且對有限元計算數(shù)據(jù)量要求高的問題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡強大的非線性模型辨識能力，成功進行了SR電機磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計算的模型訓練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的SR電機精確解析數(shù)學模型。因為SR電機本體結構形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機主要尺寸的確定；接著從對稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對一些常用的降低電機機械噪聲的措施和方法進行了綜述。系統(tǒng)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運動方程出發(fā)，導出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解；然后利用機電類比法得出了SR電機定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動振幅的解析解，定性分析了影響振動振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過建立不同的散熱筋結構形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結構是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機三維有限元模型，分析得出了加強繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結論。通過比較實驗樣機的模態(tài)分析結果和運行實驗結果，證實了模態(tài)分析的有效性。仿真是計算SRD系統(tǒng)性能和預估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎上，對SRD系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個優(yōu)化目標，對SR電機的開關角進行了優(yōu)化。最后結合由磁場有限元計算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對徑向力波形進行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機設計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機減振降噪是必不可少的。本文理論推導出三步換相法的時間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機運行中可能出現(xiàn)多個模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時間參數(shù)進行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的基礎上，針對其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關角度二次優(yōu)化法和時間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動態(tài)仿真證明這些方案是切實有效的，達到了預期效果。最后在直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩斬波都使用三步換相法，和在相關斷時刻根據(jù)實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機振動噪聲，并提出了考慮減振要求的開關頻率設計方法，最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。設計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對稱半橋功率電路拓撲結構；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。在控制軟件中實現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實驗，對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值，驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機進行了空載與負載、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比運行實驗，對比各種實驗結果，充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔了國家十·五863計劃電動汽車重大專項：“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項目的資助下完成，并且本文關于電機本體結構形式、散熱筋結構和機械降噪措施等的結論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。
上傳時間： 2013-07-05
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直線電動機直接驅(qū)動運動設備，省略了機械轉(zhuǎn)換機構，完全消除機械傳動元件的速度和加速度的物理極限，具有長行程、低慣量、高精度、快響應和高速度等特征，是先進加工中心的標志。90年代中期以后，直線驅(qū)動技術在超精密定位領域中得到了廣泛的應用，吸引了越來越多的研究機構和人員投入到這一領域中來。 永磁直線同步電機與普通的直線異步電機相比，具有效率高、輸出力矩大、體積小、易于控制等優(yōu)點，極大地提高了進給系統(tǒng)的快速響應性和運動精度，成為新一代超精密機床中最具有代表的技術。永磁直線同步電機伺服控制系統(tǒng)將是當前和今后直線電機發(fā)展應用的一個方向。 本文以直線電機理論為依據(jù)，以現(xiàn)有的實驗設備及新的實驗方法為基礎，設計了永磁直線同步電動機控制系統(tǒng)，分析了永磁直線同步電機控制系統(tǒng)中存在的難點，并對直線電動機控制系統(tǒng)的控制性能進行了初步的實驗研究。 首先，介紹了永磁直線同步電機的結構、工作原理、相關控制策略，對直線電機控制難點進行了探討。在此基礎上，設計了永磁直線同步電機的控制系統(tǒng)的總體方案。 然后針對永磁直線同步電機控制系統(tǒng)的主要難點，分為位置檢測技術，硬件系統(tǒng)設計和軟件系統(tǒng)設計三個方面對控制系統(tǒng)進行分析。根據(jù)永磁直線同步電機的特點，提出一種簡易的初始位置檢測方法，并設計了檢測電路。該方法基于線性霍爾元件，基本上不增加控制系統(tǒng)成本，安裝簡便，效果良好。在普通的三相逆變電路的直流側(cè)添加DC/DC電力電子電路。這樣的做的好處是根據(jù)系統(tǒng)需求輸出直流電壓，減少諧波。由于傳統(tǒng)的基于前后臺工作機制的電機控制軟件存在響應不及時、不穩(wěn)定等弊病，提出了基于嵌入式實時操作系統(tǒng)機制上編寫電機控制軟件。 最后基于樣機和控制器做了相應試驗，分析了試驗結果，并提出了存在的問題和下一步的工作展望。
上傳時間： 2013-06-20
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永磁無刷直流電動機利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機械換相，結構簡單、體積小、效率高，在許多領域得到了廣泛應用。但是，由于永磁無刷直流電動機本身存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動，從而使電機運行性能存在缺陷，限制了它在精密傳動系統(tǒng)中的應用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的基礎上，針對如何減小和抑制自控式永磁電動機轉(zhuǎn)矩脈動這一問題，提出了一種混合控制策略：利用原有的六個離散位置信號，在三三導通控制策略的基礎上，融入矢量控制策略，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，來實現(xiàn)近似正弦波電流驅(qū)動，可以在不增加系統(tǒng)成本的基礎上，較好地抑制電磁轉(zhuǎn)矩脈動，并通過實驗驗證其正確性，其主要內(nèi)容如下： 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動機的運行原理，給出了電機的數(shù)學模型，在此基礎上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機及控制系統(tǒng)的仿真模型，并給出了仿真和實驗波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機控制器的設計，并對系統(tǒng)主電路、驅(qū)動模塊、電流檢測、過壓保護等電路作了詳細的介紹，對設計中容易出現(xiàn)的問題進行分析，搭建了整個系統(tǒng)的硬件平臺。 第四章介紹了常規(guī)的矢量控制技術，提出了一種混合控制策略的新方法：利用霍爾位置傳感器的六個位置信號，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢盡量保持在90°左右，從而達到控制器簡單、轉(zhuǎn)矩脈動降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運行性能。 第五章在前幾章分析的基礎上，完整給出了混合控制策略的軟件編程方法，并按照模塊化的思想，把軟件分成多個獨立模塊，并重點介紹了系統(tǒng)啟動、轉(zhuǎn)速計算、轉(zhuǎn)子位置計算、sinθ和cosθ的計算、PWM輸出等幾個部分，并給出實驗波形驗證其可行性。
上傳時間： 2013-05-30
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本文論述了基于ST7FMC的電動摩托車控制系統(tǒng)的研究。 近年來,由于燃油交通工具尾氣排放對城市空氣造成的嚴重污染，以及人們生活水平、環(huán)保意識的逐漸提高，綠色交通工具己成為時代發(fā)展的重要課題。考慮到我國目前的國情，發(fā)展電動車具有重要的環(huán)保意義。 隨著電機技術及功率器件性能的不斷提高,電動車的控制器發(fā)展迅速。但是目前市場上大多數(shù)的電動車產(chǎn)品均采用低集成度元件控制裝置，功能過于簡單，不能充分發(fā)揮系統(tǒng)潛力及處理一些特殊的控制問題。 提出了基于意法半導體芯片ST7FMC的永磁無刷直流電動機的控制系統(tǒng)設計方案，進行了低成本、高智能的無刷直流電機控制系統(tǒng)設計，能滿足更多應用場合的需要。主要從以下幾個方面進行了分析與研究: 首先，建立無刷直流電機的數(shù)學模型，并分析其電機運行特性。 其次，根據(jù)ST專用單片機的特點詳細設計了系統(tǒng)的控制策略：將調(diào)速系統(tǒng)設計為電流、速度雙閉環(huán)的PI算法控制，以保證調(diào)速性能和電流控制精度；采用ST芯片固有的寄存器進行速度的檢測，比較精確；將相電流檢測設計成母線電流PWM On中點檢測；采用了高性能的驅(qū)動集成電路IR2136來驅(qū)動MOSFET組成的全橋逆變電路；驅(qū)動方式采用新型的凸形波驅(qū)動控制方法。 最后，組裝了試驗樣車，通過實驗室觀測及實地運行，驗證了系統(tǒng)運行的可靠性。 由此得出結論：本課題設計的基于ST7FMC的電動摩托車控制系統(tǒng)具有運行性能良好、可靠性高的特點，為后續(xù)的研究工作提供了一定的基礎。
標簽： ST7FMC 電動摩托車 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
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直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機去掉了風力發(fā)電系統(tǒng)中常見的齒輪箱，讓風力機直接拖動電機轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)在低速狀態(tài)，這就沒有了齒輪箱所帶來的噪聲、故障率高和維護成本大等問題，提高了運行可靠性。它不同于電勵磁的凸極同步發(fā)電機，而是采用高磁能積的永磁材料作為磁極，就省去了勵磁繞組產(chǎn)生的損耗，使得電機的結構變得簡單，效率也隨之提高。 直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速低，一般定子外徑都比較大。為了電機的運輸方便和良好的冷卻效果，本文選擇內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步發(fā)電機作為設計類型。首先提出了電機設計的目標，即在滿足電機設計要求的基礎上提高運行的可靠性和降低成本。然后根據(jù)等效磁路法編制了電磁計算程序，據(jù)此進行了電機的初始設計。然后使用有限元的方法分析了電機在各種運行狀態(tài)下的性能，最后設計了電機的通風系統(tǒng)并進行了通風計算。
上傳時間： 2013-07-06
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