多相永磁同步電機驅動技術研究(博士論文)目前,三相電機驅動系統在電氣驅動應用場合得到了廣泛的應用,然而隨著現代電力電子技術、計算機技術和控制理論的發展,由逆變器供電的電機驅動系統的相數不再受到供電相數的限制。特別在大功率、高可靠性和低直流電壓供電應用場合,多相電機驅動系統比三相電機驅動系統更具優勢,因此多相電機驅動系統特別適合于應用在艦船全電力推進、電動車輛、航空航天和軍事等場合。其相關技術的研究為電氣驅動技術的研究開辟了新的領域,多相電機驅動系統得到各國科研人員越來越多的關注和重視。 本文研究從任意相數多相電機出發,重點研究了五相永磁同步電機驅動系統,全文主要內容如下: 引入繞組函數理論定量分析了任意相數對稱繞組的磁勢時空諧波分布,說明了低次時空諧波在多相電機中的重要作用 首次從對稱分量法推導出推廣派克變換,并建立了n-m相感應電機數學模型,指出多相電機控制是一個多維控制問題。這些基礎理論知識為分析多相電機奠定了理論基礎。 建立了五相永磁同步電機派克方程,在此基礎上研究了五相永磁同步電機中d-q子空間與廣義零序子空間的耦合問題。并根據不同結構形式五相永磁同步電機的特點,詳細討論了不同情況下的多維矢量控制和解耦控制問題。
上傳時間： 2017-08-14
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多相永磁同步電機驅動技術研究(中科院博士論文)目前,三相電機驅動系統在電氣驅動應用場合得到了廣泛的應用,然而隨著現代電力電子技術、計算機技術和控制理論的發展,由逆變器供電的電機驅動系統的相數不再受到供電相數的限制。特別在大功率、高可靠性和低直流電壓供電應用場合,多相電機驅動系統比三相電機驅動系統更具優勢,因此多相電機驅動系統特別適合于應用在艦船全電力推進、電動車輛、航空航天和軍事等場合。其相關技術的研究為電氣驅動技術的研究開辟了新的領域,多相電機驅動系統得到各國科研人員越來越多的關注和重視。 本文研究從任意相數多相電機出發,重點研究了五相永磁同步電機驅動系統,全文主要內容如下: 引入繞組函數理論定量分析了任意相數對稱繞組的磁勢時空諧波分布,說明了低次時空諧波在多相電機中的重要作用 首次從對稱分量法推導出推廣派克變換,并建立了n-m相感應電機數學模型,指出多相電機控制是一個多維控制問題。這些基礎理論知識為分析多相電機奠定了理論基礎。 建立了五相永磁同步電機派克方程,在此基礎上研究了五相永磁同步電機中d-q子空間與廣義零序子空間的耦合問題。并根據不同結構形式五相永磁同步電機的特點,詳細討論了不同情況下的多維矢量控制和解耦控制問題。
上傳時間： 2013-12-21
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盤式永磁同步電動機是近年來發展起來的新型結構高性能伺服電動機，具有軸向尺寸短、重量輕、體積小、結構緊湊等特點。可以制成多定子多轉子交錯組成的多盤式結構，進一步提高轉矩，特別適合于機器人和大力矩直接驅動裝置。同時由于結構原因，盤式電機的徑向尺寸受到一定限制，半徑太大會增加加工工藝的難度，有時相關的尺寸數據難以保證，為提高電機的輸出功率，一般采用多盤式結構。 目前永磁電機正向著大功率化、高功能化和微型化方向發展，其中高力能密度和高效率是對各類永磁電機設計所提出的共同要求。本文本著提高電機的輸出功率的目的，在總結各種盤式永磁同步電機的結構、特點的基礎上提出了一種新型的基于Halbach陣列的多盤式無鐵心永磁同步電動機，從提高電機的功率密度入手，將無鐵心結構和Halbach型永磁體陣列應用到其中。利用釹鐵硼永磁材料高矯頑力的優異特性以及Halbach陣列的高聚磁作用來提高電機氣隙磁密，使無鐵心電機變成可能，同時Halbach陣列使軛部的磁通減小，可相應少用或不用軛部。電機重量因此可以大幅度下降，在一定程度上也可降低電機的成本。
上傳時間： 2013-07-06
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本文對直驅式變速恒頻風力發電領域的關鍵技術從理論到仿真進行了較為全面深入的研究，在詳細分析直驅式風力發電系統的特點和已有最大功率跟蹤算法的基礎上，確立了由梯形波永磁同步發電機、三相不可控整流橋、直流升壓電路、全橋逆變器構成的并網主電路拓撲結構，提出了通過控制直流升壓電路的占空比，以使風機獲得最大功率的跟蹤算法，同時增加速度估算控制方法，以提高系統的響應速度。 由直流升壓電路中儲能大電感的存在，迫使發電機的各相電流為梯形波，為了發電機輸出功率平穩，減小系統的轉矩脈動，則發電機的電動勢最好是梯形波。梯形波永磁同步發電機發出的三相電壓為梯形波，通過整流橋整流之后，獲得脈動較小的整流直流電壓，特別適合于大電感濾波，同時電磁轉矩脈動小，系統振動噪聲低。該電機可以和風力機直接耦合，適用于大型低速風力發電系統。三相不可控整流具有可靠性高，簡化硬件電路；直流變換電路可將整流后的直流電壓提升到逆變器所需的幅值基本恒定的直流電壓，經逆變器逆變后并網。最大功率跟蹤算法的提出能夠使風電系統快速跟蹤風速的變化，維持最佳葉尖速比，捕獲最大風能。 本文還利用仿真軟件MATLAB/Simulink平臺搭建了仿真模塊并進行了動態仿真，對所設計的最大功率跟蹤算法進行仿真分析。結果表明，該算法具有較快的系統響應，速度估算器也能較快的跟蹤變化的實際轉速。
上傳時間： 2013-04-24
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伺服驅動系統作為現代工業生產設備的重要驅動源之一,是工廠自動化不可缺少的基礎技術.隨著現代工業的快速發展,對現代電伺服系統提出越來越高的要求,而以高性能正弦波永磁同步電動機(簡稱PMSM)作為伺服電機的PMSM伺服系統因共具有較傳統的DC伺服系統和普通AC伺服系統優越的性能和良好的發展潛力而日益贏得廣泛青睞并已成為當前電伺服務系統發展和研究的重點和熱點之一.為此,該文以極具發展前景的PMSM位置伺服驅動系統為研究對象,在綜合分析現代電伺服系統發展趨勢和借鑒前人研究成果的基礎上,針對發展高性能PMSM位置伺服系統的需要并結合控制理論新的發展,從通過采用先進控制策略改進其控制器性能的角度著手,提出了基于反饋控制、滑模控制、模糊控制等為基礎而集成的智能滑模控制策略,為進一步豐富和發展PMSM伺服系統的控制策略提出了新的思路和方法.
上傳時間： 2013-06-12
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永磁同步電動機以其效率和功率因數高而在油田抽油機、風機水泵、礦山機械等場合有廣闊的應用前景.為了取代油田抽油機上配置不合理的感應電動機,該文研究了提高永磁同步電動機轉矩、效率和功率因數、擴大經濟運行范圍的措施,分析了永磁體分散性和使用環境對永磁同步電動機性能的影響,并且試制了一臺樣機,對其進行了試驗研究.該文的主要研究工作如下:1、對永磁同步電動機的轉矩進行了分析和研究;2、提出了提高效率和功率因數、擴大經濟運行范圍的技術關鍵;3、分析了使用環境和永磁體分散性對永磁同步電動機性能的影響;4、研制了一臺22kW、6極永磁同步電動機樣機,并進行了試驗研究.
上傳時間： 2013-07-23
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作者在論文中系統地研究了目前新穎的電機伺服控制系統——永磁同步電動機及其數字化伺服控制系統的關鍵技術。在理論分析的基礎上，探討了永磁電機的各種磁路結構對電機電抗及其它性能的影響，并分別討論了各種結構在不同應用場合的優缺點，最后選擇了表面凸出式磁路結構，建立了手算電磁設計程序，進行了多方案的優選；探討了引起電動機轉矩波動的原因和減小波動的措施，采用了一系列諸如分數槽、增大氣隙、斜槽、合適的繞組節距等措施，成功地減小了力矩波動，改善了伺服電動機低速運轉特性；在電磁設計手算的基礎上，首次采用優秀的數學工具軟件Mathcad2001進行了Windows平臺下的PMSM機輔設計程序的開發，增加了可視性，并大大簡化了程序的開發，提高了設計效率，快速方便準確地進行了電機的電磁計算；應用先進的AutoCAD 2000繪圖軟件設計和繪制了全套電機結構圖紙；參加了樣機的全部試驗項目，試驗結果達到了設計預定目標，全面滿足了伺服系統用電機的高效率、高功率因數、小振動、低噪音、低發熱、動態性能良好等苛刻要求。 在伺服控制系統部分里，作者探討了永磁同步電動機磁場定向矢量控制理論，探討了快速電流跟蹤方法的實現；在永磁同步電動機數學模型的基礎上，建立了基于DSP的永磁同步電動機磁場定向數字化伺服控制系統的方案，使用了最新推出的電機專用DSP芯片TMS320LF2407、功率驅動IR2130芯片、軸角／數字量轉換RDC-19222芯片及串行通信轉換MAX232芯片，在消化了這些芯片的大量手冊和開發工具的資料后，對整個系統進行了軟、硬件設計，包括編寫和調試了部分DSP程序，設計和焊接了部分硬件電路板。這些預研工作為設計伺服控制系統數字化專用控制器打下了基礎。
上傳時間： 2013-05-17
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該文通過大量的文獻資料閱讀,對永磁同步電機及其相關技術的發展、現狀和趨勢有了一個比較全面的理解,在此基礎上,詳細分析了永磁同步電機轉矩直接控制的機理,并提出了一套相應的轉矩直接控制方案,建立了仿真和試驗平臺,進行了仿真分析和實驗研究,獲得了有價值的研究成果.該文的主要內容包括:(1)由空間矢量模型推導出永磁同步電機的磁鏈、電壓和轉矩的公式,描述了永磁同步電機轉矩直接控制的基本控制機理,分析了永磁同步電機與感應電機的轉矩直接控制方式上的不同之處以及轉矩直接控制對永磁同步電機的要求.(2)在對永磁同步電機運行機理的分析基礎之上,討論了永磁同步電機轉矩直接控制系統中各個控制子模塊的功能和具體的實現方式,提出了一套永磁同步電機轉矩直接控制的具體實施方案,并根據這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的永磁同步電機轉矩直接控制仿直模型,對所出的控制方案進行了仿真分析.(3)在理論研究的基礎之上,設計研制了一套基于DSP+IPM的永磁同步電機轉矩直接控制實驗系統,編寫了控制程序軟件,進行了永磁同步電機運行實驗.
上傳時間： 2013-05-29
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艦船、飛機、移動通訊、石油鉆井平臺等獨立系統中有許多交直流電力并存的場合，需要實現發供電系統的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品質。常規的電勵磁發電機因為帶有電刷使供電系統的運行安全存在隱患，并且勵磁機的使用增加了電機的體積和損耗。為使系統節能高效，本文設計并制作了應用于獨立交直流電力系統的交直流永磁同步發電機。永磁電機定子上帶有三套三相繞組，一套繞組用于提供交流電力，其余的兩套繞組相位互差30度電角度，接整流器為直流負載供電。文中對電機的設計以及電機的基本性能進行探討。為了減小永磁發電機的電壓調整率，在電機的交軸與電機的永磁磁極尾部之間加一軟磁材料，通過增加電機負載時的交軸電抗壓降，來改善電機的電壓調整率。 首先，針對永磁電機設計的特殊性，應用二維有限元法計算電機的電磁場以確定電機的主要尺寸，并討論了不同軟磁材料尺寸對電機的影響。文中還根據電磁場的計算結果，應用傅立葉級數計算了電機的空載感應電動勢以用于預測電機的性能，使用能量攝動法計算了計及飽和、槽影響下的電機電感參數。考慮到永磁材料的溫度性能問題，應用電磁場和溫度場耦合的方式計算了電機穩態時的溫度場。 然后，為了了解永磁同步發電機的主要電磁關系，研究了電機的數學模型，推導了考慮漏磁時具有三套互差一定電角度三相繞組的永磁發電機在dq0坐標系下的方程，可以看到，在dq0坐標系下電機的電感參數為常數。這樣，利用這個特性，在對電機運行性能進行研究時，可以得到簡化電磁方程。根據電機穩態運行時的方程，得到了電機的向量圖。 因為帶有多套繞組的永磁電機中含有較多的諧波，而采用dq0坐標系下的方程會忽略掉氣隙磁場中的諧波分量，為了對電機的仿真更加精確，電機仿真時采用電機在ABC坐標系下的基本電磁方程。應用Matlab/SimPowerSystems中的模塊搭建電機的仿真模型，永磁體的影響用感應電動勢來表示。根據仿真結果與樣機試驗結果的比較發現，兩者吻合良好。 另外，本文還設計了一臺電勵磁的交直流發電機，電磁設計結果表明，永磁電機在體積、重量、效率方面都很有優勢。
上傳時間： 2013-04-24
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在國內，目前工控領域廣泛用到的伺服系統(包括伺服電機和伺服驅動器)有整套購買國外某一個廠商的，也有自己開發電機，然后購買國外的伺服驅動器來配置伺服系統。前一種情況伺服電機與驅動器之間的整合程度是比較高，而后一種情況伺服電機的設計容易忽視與之配套的伺服驅動器的控制策略以及伺服驅動器的輸出電壓，輸出電流特點，很容易造成所設計的伺服電機不能充分發揮其性能以及材料的不合理利用。本文討論了作為伺服電機用的永磁同步電動機在整合伺服驅動器控制方式和輸出電壓、電流特性下的設計過程。 本文首先簡要介紹了永磁同步電動機作為伺服電機較其他類型的電機的優勢，接著以永磁同步電動機作為伺服電機，對給定指標要求的永磁同步電動機，在永磁體分別采用表面安裝和內置兩種轉子磁路結構時進行了場路結合的設計與分析，分析了在磁場定向控制方式下兩種轉子磁路結構的永磁同步電動機的工作特性、轉矩脈動等。得出了永磁體表面安裝轉子磁路結構的永磁同步電動機作為伺服電機時更適合磁場定向控制運行的結論。 此外，從已經成功設計了的永磁同步電動機出發，整合所設計的永磁同步電動機將要采用的驅動器其控制方式，并在一些有依據的假設前提下確定了電機的能量包函數(包括功率、轉速等一些額定指標)與一些主要尺寸函數表達式。初步得出了一種行之有效的、快速確定使用同一套定轉子沖片伺服電機尺寸的方法。 最后試制了樣機以及其在伺服驅動器下進行了實驗，并比較分析了實驗和理論分析的結果。
上傳時間： 2013-05-30
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