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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本課題的研究工作主要圍繞機床用永磁交流伺服電動機設(shè)計展開，所做的主要工作包括以下幾個部分： 首先，釹鐵硼永磁材料導(dǎo)電率較高、耐熱性能較差，當(dāng)電機氣隙磁場諧波含量較大時，永磁體中就會感應(yīng)出渦流形成渦流損耗導(dǎo)致永磁體發(fā)熱。因此，有必要對轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)的渦流進(jìn)行計算和分析。本文分析了永磁同步電動機轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)渦流產(chǎn)生的原因，建立渦流的數(shù)學(xué)模型并推導(dǎo)出永磁體渦流損耗的計算公式。用ANSOFT有限元軟件建立電動機的物理模型進(jìn)行電磁場求解，結(jié)合路的計算公式算出永磁體的渦流損耗。 其次，運行平穩(wěn)性是伺服電動機的一項重要的性能指標(biāo)，而轉(zhuǎn)矩波動的大小直接影響運行平穩(wěn)性。本文分析了機床用永磁交流伺服電動機轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的原因，運用轉(zhuǎn)矩波動計算公式結(jié)合ANSOFT有限元軟件，計算比較相同功率、相同極數(shù)不同槽數(shù)時，電動機的轉(zhuǎn)矩波動情況。通過比較計算出的轉(zhuǎn)矩波動百分比的大小，選擇所設(shè)計電動機的極槽配合，以提高機床用永磁交流伺服電動機的運行性能。 最后，完成機床用永磁交流伺服電動機基本結(jié)構(gòu)尺寸以及電磁參數(shù)的選取，利用有限元軟件，分析計算氣隙長度變化對失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和永磁體用量的影響，以及永磁體寬度對氣隙磁密波形的影響，以此合理選擇氣隙長度和永磁體的寬度，使電動機的性能更優(yōu)良。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一臺0.9kW，8極36槽的機床用永磁交流伺服電動機樣機，并對其性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明，電機的性能指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的要求，證明了電機設(shè)計過程理論分析計算的正確性。
上傳時間： 2013-06-13
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電氣化鐵道牽引網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電氣元件上具有特殊性，開展數(shù)學(xué)模型和電氣參數(shù)研究對掌握其電氣性能具有重要意義。 本文主要介紹了電氣化鐵道牽引網(wǎng)基波與諧波的模型建立與電氣參數(shù)計算。 借用電力系統(tǒng)中的成熟計算方法，并結(jié)合牽引網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和導(dǎo)線的特殊性，闡述了多導(dǎo)體傳輸線的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導(dǎo)納矩陣的計算方法，給出了計算實例。 各種供電方式的牽引網(wǎng)都可等效成多導(dǎo)體傳輸線的供電網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上的各種電氣參數(shù)均可視為串聯(lián)元件和并聯(lián)元件。牽引網(wǎng)的均勻多導(dǎo)體傳輸線采用等值Ⅱ型電路，對其它各種串聯(lián)與并聯(lián)元件也分別建模。 用C＃語言編制了牽引網(wǎng)模型仿真計算軟件，實現(xiàn)了諧波在牽引網(wǎng)中的分布計算。為計算程序設(shè)計了良好的人機界面，通過界面可以完成牽引網(wǎng)的參數(shù)輸入與外部數(shù)據(jù)讀取，計算結(jié)果再用.csv格式輸出。其中，詳細(xì)介紹了LU三角算法。 最后，結(jié)合京哈線薊縣南牽引變電所供電區(qū)段高次諧波諧振測試，分析了牽引網(wǎng)參數(shù)對高次諧波諧振的影響，說明了諧振的原因并給出了治理措施。利用程序進(jìn)行了仿真計算，驗證了程序的可用性。
上傳時間： 2013-07-23
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在伺服系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)高精度的控制，往往需要實時地檢測出電動機轉(zhuǎn)子的位置。用來檢測電動機轉(zhuǎn)子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。光電編碼器雖然能夠達(dá)到很高的精度，但是它的抗干擾性差，不宜應(yīng)用在條件惡劣的場合中；相比較而言，旋轉(zhuǎn)變壓器（簡稱旋變）由于結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，抗干擾性強，能夠應(yīng)用在各種條件惡劣的場合中，所以獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。 本文采用的旋變樣機是一種新型的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。分析了它的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、定子繞組的連接方式以及轉(zhuǎn)子形狀的優(yōu)化；并在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了它的正余弦輸出反電勢的表達(dá)式；最后在電磁場分析軟件Ansoft中，以樣機為原型建立了仿真模型，分析了它內(nèi)部的電磁場分布以及正余弦輸出反電勢的波形。 其次，本文設(shè)計了一種以DSP為核心的R2D電路系統(tǒng)。它以振蕩電路產(chǎn)生的正弦波電壓信號作為旋變的激勵信號，加上相關(guān)的外圍電路，構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)變壓器一數(shù)字轉(zhuǎn)換器，解算出了旋變的軸角θ；并在此基礎(chǔ)上，分析了產(chǎn)生角度解算誤差的各種因素，同時計算出了旋變的轉(zhuǎn)速n。 最后，在上述解算方案的基礎(chǔ)上，本文又給出了第二種解算方案，即：DSP產(chǎn)生的方波經(jīng)過濾波之后作為旋變的激勵信號，解算出了旋變的軸角θ；然后比較了這兩種解算方案的優(yōu)缺點，重點分析了激勵信號中的諧波分量對正余弦輸出反電勢以及角度解算的影響。
標(biāo)簽： R2D 旋轉(zhuǎn)變壓器 電路
上傳時間： 2013-04-24
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統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)作為一種典型的FACTS裝置，綜合了FACTS元件的多種靈活控制手段，能同時或選擇地控制線路的基本參數(shù)(電壓、阻抗、相角)，也可交替地控制線路上的有功和無功潮流，還可獨立地提供可控的并聯(lián)無功補償。因此UPFC被認(rèn)為是最有創(chuàng)造性，功能最強大的FACTS元件。 首先，本文詳細(xì)分析了統(tǒng)一潮流控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。采用開關(guān)函數(shù)法建立了電壓源型變流器的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了統(tǒng)一潮流控制器在abc三相坐標(biāo)系和dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，該模型考慮到直流環(huán)節(jié)電容儲能的動態(tài)變化過程，從而使其更適合于系統(tǒng)的動態(tài)特性分析。本文討論的UPFC控制采用基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的非線性解耦控制方案，在UPFC的精確模型下具有可快速跟蹤給定值的優(yōu)點，且在dq坐標(biāo)系下可以實現(xiàn)有功和無功功率的獨立控制；在電容電壓PI調(diào)節(jié)中加入電流反饋，使其更接近真實值。 其次，本論文在分析UPFC數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了UPFC在MATLAB平臺上的仿真模型；然后利用MATLAB建立了三相環(huán)形電力系統(tǒng)，將UPFC模型應(yīng)用到該系統(tǒng)中，著重研究了UPFC對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。首先研究了UPFC對故障系統(tǒng)中電網(wǎng)功率的影響以及UPFC對提高故障系統(tǒng)功率穩(wěn)定性的作用；同時，對UPFC能夠抑制無故障系統(tǒng)中系統(tǒng)接入電網(wǎng)時的功率沖擊進(jìn)行了研究。最后，通過仿真波形研究了UPFC對電網(wǎng)故障中電壓跌落的補償作用以及UPFC對正常系統(tǒng)電壓的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，UPFC可以保持故障中的系統(tǒng)電壓為正弦波。
上傳時間： 2013-04-24
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07電子設(shè)計大賽論文 2007年全國電子設(shè)計大賽論文（A~J題）
標(biāo)簽： 2007 全國電子 設(shè)計大賽 論文
上傳時間： 2013-05-26
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磁通反向電機(FRM)是一種新型的雙凸極永磁(DSPM)電機,它把高磁能的永磁體放在定子極的表面,永磁體易于安裝.隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),FRM定子繞組所交鏈的永磁磁通改變極性,這意味著比磁通脈振產(chǎn)生更大的磁通變化.由于FRM的繞組利用率高、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動慣量小及適于高速運轉(zhuǎn)等優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域.本文將從模型建立、分析方法、性能分析等方面對該電機進(jìn)行深入研究.首先,為了解FRM基本理論和掌握其基本規(guī)律,寫出FRM的基本方程式;由于電機的雙凸極結(jié)構(gòu)以及飽和和非線性的影響,整個系統(tǒng)為一強非線性系統(tǒng).對該電機作適當(dāng)簡化,建立其線性數(shù)學(xué)模型,這樣有利于對FRM的定性分析,弄清其內(nèi)部的基本電磁關(guān)系和基本特性.討論了繞組電感、繞組磁鏈、感應(yīng)電動勢及繞組電流、電磁轉(zhuǎn)矩等靜態(tài)特性,推導(dǎo)出FRM的功率密度計算公式.其次,為準(zhǔn)確計算FRM性能,要考慮磁路飽和、鐵磁材料的非線性以及永磁磁場與電樞反應(yīng)磁場之間的相互影響等因素,要建立FRM的非線性模型,提出用變網(wǎng)絡(luò)等效磁路法進(jìn)行分析.具體方法是建立FRM的非線性變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型,推導(dǎo)等效磁路中各部分磁導(dǎo)的計算公式,用節(jié)點磁位法建立相應(yīng)的方程,通過求解該非線性等效磁路方程,得到磁路各部分的磁通分布,進(jìn)一步求得靜態(tài)特性,計算出電磁參數(shù).然后用FRM樣機的實驗結(jié)果驗證理論分析的正確性.樣機的理論分析結(jié)果同實驗結(jié)果進(jìn)行比較表明,本文所介紹的FRM變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型具有較好的精度及通用性,基于等效磁網(wǎng)絡(luò)模型的FRM電磁計算是可行的,計算結(jié)果是正確的.最后對磁通反向汽車發(fā)電機的功率密度進(jìn)行分析.導(dǎo)出了磁通反向汽車發(fā)電機功率密度的計算公式,分析了影響電機功率密度的因素,并與電勵磁汽車發(fā)電機進(jìn)行了比較.
標(biāo)簽： 磁通 反向電機 數(shù)學(xué)模型 性能分析
上傳時間： 2013-07-30
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本論文圍繞大容量汽輪發(fā)電機的進(jìn)相運行展開了研究工作。全文共分七章。第一章首先闡述了發(fā)電機進(jìn)相運行的重要性和迫切性，對國內(nèi)外相關(guān)方面的研究概況作了較為系統(tǒng)全面的綜述，并對本論文的研究內(nèi)容作了簡單介紹。第二章給出了低頻三維渦流電磁場的復(fù)邊值問題，并介紹了復(fù)矢量場的一些理論基礎(chǔ)。然后分別利用伴隨算子和伴隨場函數(shù)(廣義相互作用原理)、最小作用原理和拉格朗日乘子法(廣義變分原理)，建立了低頻三維渦流電磁場中非自伴算子問題的變分描述。上述三種方法所得的結(jié)果與Galerkin法的結(jié)果完全一致。第三章介紹了圓柱坐標(biāo)系下基于拱形體單元的三維穩(wěn)態(tài)溫度場有限元計算模型，并將變分法的結(jié)果與Galerkin法的結(jié)果進(jìn)行了對比。第四章建立了汽輪發(fā)電機端部三維行波渦流電磁場的數(shù)學(xué)模型，在渦流控制方程中引入了罰函數(shù)項以使庫倫規(guī)范自動滿足，并應(yīng)用廣義相互作用原理導(dǎo)出了對應(yīng)的泛函變分及其有限元計算格式。然后對多臺大容量汽輪發(fā)電機端部的渦流電磁場進(jìn)行了實例計算，并分析了罰函數(shù)項對數(shù)值解穩(wěn)定性的影響以及影響端部電磁場的各種因素。第五章建立了大型汽輪發(fā)電機端部三維溫度場的有限元計算模型，并應(yīng)用傳熱學(xué)理論研究了散熱系數(shù)、等效熱傳導(dǎo)系數(shù)等問題。然后求解了QFSS-300-2型汽輪發(fā)電機端部大壓圈上的三維溫度場分布，并與兩臺機組多種工況下的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。第六章介紹了二維穩(wěn)態(tài)溫度場的邊值問題及其等價變分，導(dǎo)出了其有限元計算格式。然后求解了QFQS-200-2型汽輪發(fā)電機端部壓圈上的溫度分布，并與實測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。第七章首先定性研究了汽輪發(fā)電機從遲相運行到進(jìn)相運行過程中不同區(qū)域上磁場強度的變化規(guī)律。然后介紹了發(fā)電機變參數(shù)數(shù)學(xué)模型，結(jié)合實測數(shù)據(jù)以及最小二乘回歸分析計算了發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時的相關(guān)電氣參數(shù)，并分析了發(fā)電機各物理量之間的相互關(guān)系。隨后分析了不同工況下發(fā)電機端部結(jié)構(gòu)件上的渦流損耗及溫升的變化趨勢。最后，利用發(fā)電機變參數(shù)模型給出了發(fā)電機的飽和功角特性、靜穩(wěn)極限以及運行極限圖。
上傳時間： 2013-07-10
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車輛姿態(tài)是車輛控制所需的重要參數(shù)，其測量方法、測量精度與測量系統(tǒng)的性能和成本密切相關(guān)。隨著微處理器技術(shù)與新型傳感器技術(shù)的發(fā)展，利用加速度計、磁阻傳感器和ARM微處理器構(gòu)成基于地球磁場和重力場的捷聯(lián)式姿態(tài)測量系統(tǒng)，已成為許多載體姿態(tài)測量的首選。同時姿態(tài)測量系統(tǒng)住地理勘探、石油甲臺鉆井和機器人控制方血也有著廣泛的應(yīng)用。 本文研究設(shè)計了一款基于ARM處理器的姿態(tài)測量系統(tǒng)，在保證體積、成本和實時性的前提下，完成載體姿態(tài)角的準(zhǔn)確測量。采用Honeywell公刊的3軸磁阻傳感器HMC1021/1022和ADI公司的2軸加速度計ADXL202以及S3C44BOX ARM7微處理器構(gòu)建捷聯(lián)式姿態(tài)測量系統(tǒng)。磁阻傳感器和加速度計分別感應(yīng)地球磁場和重力場信號，微處理器對檢測到的信號進(jìn)行處理和誤差補償后，解算出的姿念角，最后由LCD顯示或者通過串行通訊接口輸出到上位機，實現(xiàn)姿態(tài)角的實時準(zhǔn)確測量。 本文詳細(xì)介紹了基于地球磁場和重力場信號進(jìn)行姿態(tài)測量的原理，推導(dǎo)了方向角、俯仰角和橫滾角求解的數(shù)學(xué)模型。完成了姿態(tài)測量系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計與調(diào)試，實現(xiàn)了包括：uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的移植、加速度數(shù)據(jù)采集、地球磁場數(shù)據(jù)采集和姿態(tài)角解算等系統(tǒng)軟件的設(shè)計，最后對系統(tǒng)測量結(jié)果給出了誤差分析，添加了數(shù)字濾波、橢圓效應(yīng)校正等算法來補償誤差，從而有效提高了系統(tǒng)測量精度。
標(biāo)簽： ARM 姿態(tài)測量 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-07-20
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(臺達(dá))開關(guān)電源基本原理與設(shè)計介紹，比較實用
標(biāo)簽： 開關(guān)電源
上傳時間： 2013-06-15
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