論文分析了混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理和運(yùn)行特性。采用簡化的磁網(wǎng)絡(luò)模型，推導(dǎo)了建立二相混合式步進(jìn)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的關(guān)系式。并對(duì)步進(jìn)電機(jī)的多種驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，著重分析和論述了正弦脈寬調(diào)制細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)。文中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件電路設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)軟件編程進(jìn)行了研究和實(shí)現(xiàn)，并給出了系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 步進(jìn)電機(jī)的使用離不開步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣影響著步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式側(cè)重于使步進(jìn)電機(jī)繞組電流以盡可能短的時(shí)間上升到額定值，以提高電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩，一般步距角較大，且造成低速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪聲加大。針對(duì)此問題，開發(fā)出一種新型的基于單片機(jī)的多細(xì)分二相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器以二相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性為出發(fā)點(diǎn)，主要分為數(shù)字控制部分、GAL片邏輯綜合信號(hào)處理單元、SG3525恒流控制電路、驅(qū)動(dòng)功放電路、過流保護(hù)及反饋電路和系統(tǒng)供電電源模塊等。采用專用集成芯片和可編程邏輯器件，以8位單片機(jī)AT89C51為控制核心，實(shí)現(xiàn)恒流控制、正／反轉(zhuǎn)運(yùn)行、過流保護(hù)和多檔位細(xì)分等功能。在器件選型和軟、硬件設(shè)計(jì)方面兼顧了性能與成本等因素，性價(jià)比較高且通用性強(qiáng)。 該驅(qū)動(dòng)器樣機(jī)已完成制作并進(jìn)行了聯(lián)調(diào)測試，文中給出了測試結(jié)果并對(duì)所測波形進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)合理可行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。它與混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套可以明顯地改善步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
標(biāo)簽： 分 步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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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)器的國內(nèi)外發(fā)展趨勢，研究開發(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)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢，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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高中壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設(shè)備，用高中壓斷路器保護(hù)電力系統(tǒng)至今已經(jīng)歷了一段漫長歷史。從最初的油斷路器發(fā)展到壓縮空氣斷路器，再到目前作為無油化開關(guān)的真空斷路器和SF6斷路器。其中真空斷路器以其小型化和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，已在高中壓領(lǐng)域得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。作為真空斷路器的核心部件，真空滅弧室的研究和開發(fā)顯得尤為重要。 真空滅弧室的小型化是國外關(guān)注的問題，我國很多相關(guān)的研究所和高等院校都曾作過不少研制工作，研究的方向是采用各種縱向磁場結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室和尋求新的觸頭材料。由于縱向磁場結(jié)構(gòu)的電極開斷能力強(qiáng)，在額定短路開斷電流、設(shè)計(jì)裕度和工藝水平相同的情況下，縱向磁場的電極比橫向磁場的電極小得多。因此，采用縱向磁場結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室可以縮小整體尺寸。 本設(shè)計(jì)從真空滅弧室的具體模型出發(fā)，應(yīng)用ANSYS8.1的電磁場分析軟件，對(duì)600A的真空滅弧室觸頭間的縱磁場進(jìn)行計(jì)算與分析，可得到接近實(shí)際的動(dòng)、靜觸頭電流流向矢量分布圖，線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度與線圈幾何尺寸的關(guān)系，觸頭開距對(duì)磁場分布的影響及電弧在不同位置時(shí)的受力分析等。由不同線圈截面積與縱磁磁場強(qiáng)度的關(guān)系分布，可得出在分?jǐn)嚯娏鞑蛔兊那闆r下，線圈愈小磁場強(qiáng)度愈強(qiáng)。由觸頭開距與磁場強(qiáng)度的關(guān)系，可見觸頭間距越小，兩觸頭間越能獲得較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。對(duì)真空滅弧室極問磁場分布以及電弧在觸頭上不同位置受力進(jìn)行分析，結(jié)果表明隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度變小，電弧受力也相對(duì)的變小。 通過ANSYS仿真分析，為真空斷路器滅弧室的設(shè)計(jì)提供了比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。進(jìn)而使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)建立在較為科學(xué)的基礎(chǔ)上，為產(chǎn)品實(shí)際研制提供理論依據(jù)。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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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)部磁場僅是交變磁化的，根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場造成的損耗，對(duì)于計(jì)算值與實(shí)測值之間的誤差通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來修正。這種方法對(duì)于已經(jīng)長期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用，對(duì)于近年來發(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愛潑斯坦方圈測試系統(tǒng)，它可以測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)磁化帶來的影響。通過實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和測試，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，本文通過映射剖分法，使磁場和熱場模型中的單元總數(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)建了一測試平臺(tái)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測試，并通過假轉(zhuǎn)子法測量了電機(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：hjshhyy
隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及新的電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速性能日益提高。變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使交流調(diào)速系統(tǒng)有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢。但是國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展要求交流變頻調(diào)速系統(tǒng)具有更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度，一般的通用變頻器已經(jīng)不能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，而交流電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)能夠很好的滿足這個(gè)要求。矢量控制(Field Oriented Control)，能夠?qū)崿F(xiàn)交流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的快速控制，本文對(duì)三相交流異步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析，以高性能數(shù)字信號(hào)處理器為硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)了基于DSP的三相交流異步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)，并分析了逆變器死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了逆變器死區(qū)的補(bǔ)償。 本文介紹了交流調(diào)速及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速的方案以及國內(nèi)外對(duì)矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并利用轉(zhuǎn)子磁場定向的方法，對(duì)該模型進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器，以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)電流量的有效解耦，得到定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量。仿照直流電機(jī)的控制方法，設(shè)計(jì)了矢量控制算法的電流與速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了矢量控制算法，論述了電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)的原理和方法，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。最后對(duì)逆變器的死區(qū)進(jìn)行了補(bǔ)償。 實(shí)驗(yàn)表明基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制(FOC)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，電流解耦方便，動(dòng)態(tài)性能好，精度較高，能夠基本滿足現(xiàn)代交流電機(jī)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和速度要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
上傳用戶：李彥東
近年來，隨著人們生活的改善，機(jī)動(dòng)車輛得到迅速發(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)限制摩托車和燃油助力車的使用來保護(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)車具有輕便、無污染、低噪音和價(jià)格低廉的特點(diǎn)，成為比較理想的交通工具。開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、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輛負(fù)載。 本文主要研究四相8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在兩輪電動(dòng)車中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了以AVR單片機(jī)為主控芯片的電動(dòng)車控制器。1.根據(jù)開關(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，分析并確定了開關(guān)磁阻電機(jī)的位置信號(hào)檢測方法，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)檢測電路和電流檢測與保護(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)車的剎車、過流保護(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)所開發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，通過實(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： 開關(guān)磁阻電機(jī) 制器設(shè)計(jì) 電動(dòng)車
上傳時(shí)間： 2013-07-25
上傳用戶：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)越的非線性PID控制方式。 其次，分別在有刷和無刷勵(lì)磁系統(tǒng)下，對(duì)普通PID、非線性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，可以極大地簡化仿真的操作過程，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：lwt123
本文的研究工作主要是圍繞著變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁電源研究展開的.根據(jù)變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)交流勵(lì)磁電源的要求,本文首先對(duì)目前適合用作交流勵(lì)磁電源的六種變換器進(jìn)行了詳細(xì)深入地比較分析,認(rèn)為在目前的電力電子技術(shù)條件下,兩電平電壓型雙PWM變換器是可用作變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁電源的最具優(yōu)勢的一種變換器,而多電平與軟開關(guān)技術(shù)的結(jié)合將是交流勵(lì)磁電源的發(fā)展方向.對(duì)網(wǎng)側(cè)PWM變換器的無電網(wǎng)電壓傳感器控制技術(shù)進(jìn)行了研究,提出了一種基于虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的無電網(wǎng)電壓傳感器的矢量控制方案,解決了初始虛擬電網(wǎng)磁鏈準(zhǔn)確觀測的難點(diǎn),使網(wǎng)側(cè)PWM變換器不用對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣即可實(shí)現(xiàn)矢量控制,省去了電網(wǎng)電壓傳感器及其處理電路但并不影響其控制性能,仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出方案的良好控制性能.在轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器的研究中,在電網(wǎng)電壓恒定的情況下對(duì)DFIG矢量形式的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡化,進(jìn)行了基于定子磁鏈定向和基于定子電壓定向的轉(zhuǎn)子電流環(huán)控制器的設(shè)計(jì)研究.深入分析了DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤的機(jī)理和實(shí)現(xiàn)的方案,設(shè)計(jì)了基于定子電壓定向矢量控制、實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤、有功和無功功率解耦的DFIG的控制方案.最后,將變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行研究拓展到了電網(wǎng)故障條件下的運(yùn)行控制.建立了計(jì)及電網(wǎng)電壓故障的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)完整仿真模型,為系統(tǒng)不間斷運(yùn)行的研究、改進(jìn)控制策略的驗(yàn)證和其它探索性研究提供了一個(gè)很好的平臺(tái).
上傳時(shí)間： 2013-06-17
上傳用戶：heart520beat
隔離升壓DC-DC變換器在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電以及超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡稱IBFBC)為研究對(duì)象，針對(duì)隔離升壓型變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、起動(dòng)問題、隔離變壓器漏感問題、軟開關(guān)問題和輸入電感磁復(fù)位問題等進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，解決了這一類拓?fù)渌灿屑夹g(shù)問題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓?fù)渥澹治霰容^了各種拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，確定了以IBFBC為研究對(duì)象。對(duì)IBFBC進(jìn)行了詳細(xì)的穩(wěn)態(tài)分析和小信號(hào)建模分析，為其分析、設(shè)計(jì)和搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了電路理論基礎(chǔ)。 理論上分析了IBFBC起動(dòng)時(shí)存在電流沖擊的原因。提出了二種數(shù)字化軟起動(dòng)方案，該方案對(duì)主電路進(jìn)行了改造，利用DSP能靈活產(chǎn)生PWM波的特點(diǎn)采用了新的控制策略，成功實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的軟起動(dòng)。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開關(guān)管關(guān)斷電壓尖峰的原因，采用了有源箝位的方法，有效的解決電壓尖峰問題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略，提出了一種控制型軟PWM方法，在不增加主電路元器件的基礎(chǔ)上，通過控制PWM的發(fā)生方法，實(shí)現(xiàn)了有源箝位功率開關(guān)管和橋臂功率開關(guān)管的零電壓開通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復(fù)位問題。在正常停機(jī)時(shí)提出了一種數(shù)字化軟停止的方法，控制變換器由Boost工作狀態(tài)逐漸過渡到Buck工作狀態(tài)，讓輸入電感存儲(chǔ)的能量逐漸釋放掉，最后停止工作。對(duì)于故障保護(hù)停機(jī)，采用了繞組磁復(fù)位的方法，把輸入電感設(shè)計(jì)成反激式變換器形式，突然停機(jī)時(shí)，電感中存儲(chǔ)的能量通過反激式繞組釋放到輸出端，這樣保護(hù)了變換器不會(huì)損壞。 給出了主電路關(guān)鍵器件參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了以DSP-TMS320F2407為核心的數(shù)字控制單元，編寫了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺(tái)輸出功率5KW，輸入電壓直流24V，輸出電壓直流300V的IBFBC,通過全面的性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析和仿真結(jié)果。 本文立足于IBFBC的關(guān)鍵技術(shù)要求，并充分考慮工程應(yīng)用中的實(shí)際因素，進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，為實(shí)際系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，并已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：lifevast
高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲(chǔ)能、電動(dòng)工具、空氣壓縮機(jī)、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無刷直流電機(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無刷直流電機(jī)是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，其主要問題在于：（1）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)主要問題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時(shí)間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開口和氣隙長度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗；通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來減小電流時(shí)間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對(duì)轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計(jì)算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開口大小、以及氣隙長度對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對(duì)于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺(tái)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計(jì)及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計(jì)算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對(duì)解析計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量，該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無刷直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電流波形中含有大量的時(shí)間諧波分量，其中5次和7次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗，是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，分析表明：永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān)，對(duì)于本文設(shè)計(jì)的高速永磁無刷直流電機(jī)，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時(shí)，永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗；反之，永磁體分塊會(huì)使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，在永磁體表面通常包裹一層高強(qiáng)度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導(dǎo)率的包裹材料對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小，當(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時(shí)間諧波的透入深度時(shí)，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對(duì)于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計(jì)了兩臺(tái)電感值不同的高速永磁無刷直流電機(jī)，通過研究表明：電感越大，電流變化越平緩，電流的諧波分量越低，轉(zhuǎn)子渦流損耗越小，因此通過合理地增加繞組電感能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問題。對(duì)比分析了平行充磁和徑向充磁對(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計(jì)并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40，000rpm以上時(shí)，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運(yùn)行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗，使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時(shí)的1/2；斬波控制會(huì)引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計(jì)算繞組反電勢系數(shù)的方法，得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡化的暫態(tài)溫度場有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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