本文在分析干式電力變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和電場分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了四種電場分析模型：二維和三維高壓繞組電場分析模型、二維和三維端部電場分析模型。以SG10型H級絕緣空氣自冷干式變壓器為具體分析對象，采用ANSYS有限元分析軟件對四個電場模型進(jìn)行了有限元建模，并完成了有限元分析，得出相應(yīng)的干式電力變壓器絕緣的電場強(qiáng)度和分布分析結(jié)果。 在深入理解ANSYS有限元分析軟件接口的基礎(chǔ)上，編寫了以APDL參數(shù)化語言為基礎(chǔ)的命令流程序，并采用C++Builder6.0軟件編寫了實(shí)現(xiàn)模型修改和結(jié)果顯示的程序，完成了干式電力變壓器電場有限元分析系統(tǒng)的開發(fā)。應(yīng)用該軟件，用戶可以對四個模型的絕緣結(jié)構(gòu)尺寸、介電常數(shù)等參數(shù)直接進(jìn)行修改，在調(diào)用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析后，可以得到非常直觀的相應(yīng)干式電力變壓器絕緣的電場強(qiáng)度和分布結(jié)果，包括顯示電場的最大電場強(qiáng)度值及其位置，以及用圖像方式顯示模型的電場強(qiáng)度矢量圖利分布云圖。本文工作對于研究干式電力變壓器的電場分布以及絕緣合理設(shè)計具有工程意義。
上傳時間： 2013-06-26
上傳用戶：tianyi223
本課題是國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項目“微型燃?xì)廨啓C(jī)一高速發(fā)電機(jī)分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機(jī)的體積小、功率密度大和效率高，正在成為電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。高速電機(jī)的主要特點(diǎn)有兩個：一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率，由此決定了不同于普通電機(jī)的高速電機(jī)特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對高速永磁電機(jī)的機(jī)械與電磁特性及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，主要包括以下內(nèi)容： 首先，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度分析。根據(jù)永磁體抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的特點(diǎn)，提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強(qiáng)度合金鋼護(hù)套的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體與護(hù)套之間采用過盈配合，用護(hù)套對永磁體施加的靜態(tài)預(yù)壓力抵消高速旋轉(zhuǎn)離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使永磁體高速旋轉(zhuǎn)時仍承受一定的壓應(yīng)力，從而保證永磁轉(zhuǎn)子的安全運(yùn)行。基于彈性力學(xué)厚壁筒理論與有限元接觸理論，建立了新型高速永磁轉(zhuǎn)子應(yīng)力計算模型，確定了護(hù)套和永磁體之間的過盈量，計算了永磁體和護(hù)套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度計算方法已應(yīng)用于高速永磁電機(jī)的樣機(jī)設(shè)計。 其次，進(jìn)行了高速永磁轉(zhuǎn)子的剛度分析和磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計算。基于電磁場理論分析了磁力軸承支承的各向同性，利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計算了磁力軸承的線性支承剛度，在對高速電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化的基礎(chǔ)上建立了磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)方程，采用有限元法計算了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計算方法設(shè)計的1臺采用磁力軸承的高速電機(jī)，已成功實(shí)現(xiàn)60000r/min的運(yùn)行。 再次，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)的定子設(shè)計，提出了一種新型環(huán)形繞組結(jié)構(gòu)。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個槽中，而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個槽中，不但增加了定子表面的通風(fēng)散熱面積，使冷卻氣流直接冷卻定子繞組，更為重要的是，解決了傳統(tǒng)2極電機(jī)繞組端部軸向過長的難題，使轉(zhuǎn)子軸向長度大為縮短，從而增加了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后，采用場路耦合以及解析與實(shí)驗相結(jié)合的方法，分析計算了高速永磁電機(jī)的損耗和溫升，并對高速永磁發(fā)電機(jī)的電磁特性進(jìn)行了仿真。高速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小和功率密度大，然而隨之而來的缺點(diǎn)是單位體積的損耗大，以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準(zhǔn)確計算對高速電機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計算高速電機(jī)的高頻鐵耗，對定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件，進(jìn)行了不同頻率和不同軋制方向的導(dǎo)磁性能和損耗系數(shù)測定。然后采用場路耦合的方法，分析計算了高速電機(jī)的定子鐵耗和銅耗、轉(zhuǎn)子護(hù)套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)磨損耗。在損耗分析的基礎(chǔ)上，計算了高速電機(jī)的溫升。最后，設(shè)計制造了一臺額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機(jī)試驗樣機(jī)，并進(jìn)行了初步的試驗研究。測量了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行時的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動勢波形。通過與仿真結(jié)果的對比，部分驗證了高速永磁電機(jī)理論分析和設(shè)計方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出一種高速永磁電機(jī)的改進(jìn)設(shè)計方案，為進(jìn)一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：woshiayin
本文利用Maxwell 3D軟件對交流接觸器的電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)、動態(tài)特性進(jìn)行分析與仿真。Maxwell 3D是美國的Ansoft公司開發(fā)的專門用于三維電磁場仿真的軟件。本文主要以CJ20-25交流接觸器的電磁機(jī)構(gòu)為例，對不同激勵下交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性進(jìn)行分析；編寫電磁機(jī)構(gòu)動態(tài)仿真程序，對其進(jìn)行動態(tài)仿真，并進(jìn)一步分析其動態(tài)特性；同時對電磁機(jī)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)對交流接觸器特性的影響進(jìn)行了分析。主要為以下幾個方面: 首先，利用Maxwell 3D軟件建立交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)的三維有限元模型，對模型進(jìn)行有限元分析，計算不同電流和氣隙下的靜態(tài)吸力，仿真電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性。繪制出交流接觸器的靜態(tài)電磁場分布及吸力特性。 其次，用Visual C++編程語言編制程序，仿真交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程。 再次，對交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)行瞬態(tài)分析。得出CJ20-25型交流接觸器動態(tài)電流、吸力特性，并對動鐵心末速度、靜鐵心迎擊距離、動態(tài)吸力與反力特性的匹配、總動能和碰撞損失能量與合閘相角的關(guān)系特性進(jìn)行了具體分析。同時，將迎擊式與非迎擊的兩種類型的交流接觸器的動態(tài)特性作了比較。 最后，利用Maxwell 3D軟件分析接觸器各個設(shè)計參數(shù)對交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)靜態(tài)吸力、動態(tài)特性的影響。 經(jīng)過以上各方面的分析可知：采用Maxwell 3D軟件的強(qiáng)大的電磁場有限元分析功能進(jìn)行電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)及動態(tài)特性的分析與仿真，模擬真實(shí)的工作環(huán)境，可以在樣機(jī)制作前，精確掌握電器產(chǎn)品的性能，減少樣機(jī)制作，降低試驗費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能指標(biāo)，具有實(shí)際意義。
標(biāo)簽： 交流接觸器 電磁 機(jī)構(gòu)
上傳時間： 2013-07-15
上傳用戶：電子世界
本課題來源于國家863計劃《高速高效防爆稀土永磁同步電機(jī)研究》項目的部分研究內(nèi)容。為了進(jìn)一步提高稀土永磁同步電動機(jī)的效率，本論文主要采用有限元分析與實(shí)驗相結(jié)合的方法，重點(diǎn)針對稀土永磁同步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的諧波轉(zhuǎn)子銅耗、瞬態(tài)起動過程以及空載諧波磁場進(jìn)行了深入研究。 論文利用有限元電磁場仿真軟件MagNet，對油田抽油用22kW稀土永磁同步電動機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的電磁場仿真計算，首次，對諧波磁場引起的稀土永磁同步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子銅耗進(jìn)行了深入分析。通過對22kW電機(jī)的間接法和直接法效率實(shí)驗，分離出諧波引起的雜散損耗，并與仿真計算結(jié)果進(jìn)行對比分析，證明了：實(shí)際稀土永磁同步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時是存在轉(zhuǎn)子銅耗的，這也是和傳統(tǒng)稀土永磁同步電動機(jī)理論不同的地方。研究成果《稀土永磁同步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子銅耗分析》發(fā)表在核心期刊《微特電機(jī)》2006年第9期上。 論文采用有限元MagNet對抽油用22kW稀土永磁同步電動機(jī)進(jìn)行了起動過程的仿真研究，并利用先進(jìn)的動態(tài)示波記錄儀DL750對22kW電機(jī)進(jìn)行了空載起動過程的實(shí)驗。實(shí)驗結(jié)果表明有限元電磁仿真計算結(jié)果是準(zhǔn)確的，也為稀土永磁同步電動機(jī)的優(yōu)化設(shè)計提供了參考依據(jù)。研究成果《基于有限元的稀土永磁同步電動機(jī)起動過程仿真研究》發(fā)表在核心期刊《微特電機(jī)》2007年第1期上。 論文應(yīng)用有限元電磁場軟件MagNet對作者設(shè)計的370W稀土永磁同步電動機(jī)的空載氣隙磁場進(jìn)行了仿真分析，得到空載諧波磁場的波形畸變率是6.23﹪；為了驗證有限元分析結(jié)果的正確性，專門設(shè)計了兩臺370W稀土永磁同步電動機(jī)對拖實(shí)驗，利用WT3000電力分析儀分析出：實(shí)際空載氣隙磁場波形的畸變率是3.26﹪；通過實(shí)驗結(jié)果和仿真結(jié)果的對比分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)際電機(jī)的轉(zhuǎn)子鼠籠條對電機(jī)空載諧波磁場有很好的抑止作用。初步的研究成果《稀土永磁同步電動機(jī)空載氣隙磁場的諧波分析研究》于2006年12月投到核心期刊《微特電機(jī)》上。
標(biāo)簽： 有限元分析 稀土 永磁同步電動機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：chengli008
由于干式變壓器的優(yōu)良性能以及在特種場合下對干式變壓器的應(yīng)用需求，當(dāng)前我國干式變壓器市場空間廣闊，競爭激烈。但是目前國內(nèi)許多干式變壓器生產(chǎn)廠家仍然停留在手工設(shè)計計算階段，設(shè)計的效率低、周期長、人工成本高。干式變壓器原材料的上漲，也加大了廠家的制作成本。以研究、開發(fā)實(shí)用性干式變壓器CAD系統(tǒng)為目的，本文對該集成軟件的系統(tǒng)分析及相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 首先，在總結(jié)干式變壓器手工設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，借鑒變壓器的通用優(yōu)化設(shè)計模型，結(jié)合干式變壓器的特點(diǎn)，建立了干式變壓器的優(yōu)化設(shè)計模型。以鐵芯直徑、窗高、內(nèi)線圈匝數(shù)、外線圈電流密度、內(nèi)線圈電流密度為變量，采用改進(jìn)遺傳算法對其進(jìn)行干式變壓器單機(jī)優(yōu)化設(shè)計。該算法將模擬退火思想引入到遺傳算法的選擇機(jī)制中，解決了傳統(tǒng)遺傳算法過早收斂的問題。其與傳統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化結(jié)果對比表明：新的算法收斂性較好，優(yōu)化效果較明顯，算法是成功的。并根據(jù)Appelbaum序貫分解法的基本思想，通過“共同變量”和“非共同變量”將系列中兼容的各規(guī)格變壓器聯(lián)系起來，得到系列變壓器優(yōu)化設(shè)計的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型，然后使用改進(jìn)后的遺傳算法對中小型干式變壓器中套用同一個機(jī)座的系列優(yōu)化問題進(jìn)行了探討，并在此基礎(chǔ)上建立了干式變壓器系列優(yōu)化的軟件優(yōu)化設(shè)計流程。 其次，在軟件設(shè)計方面選用C++程序設(shè)計語言，采用Visual Basic進(jìn)行界面編寫，且運(yùn)用ActiveX技術(shù)實(shí)現(xiàn)了VB與AutoCAD軟件的連接。該設(shè)計不但能夠?qū)Ω墒阶儔浩鬟M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并且添加了CAD制圖功能。本文對數(shù)據(jù)庫支撐的干式變壓器CAD系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計和研究，詳細(xì)探討了該集成軟件的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 最后，在各項性能指標(biāo)都滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，以SC9-50/10型號和SCB9-1250/10型號的干式變壓器為例進(jìn)行單機(jī)優(yōu)化，變壓器有效成本分別降低了2.83﹪和1.79﹪；以系列號SC9-50/10四個規(guī)格變壓器為例進(jìn)行系列優(yōu)化，分別按照不同的權(quán)重來進(jìn)行系列優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化方案1時，總成本下降了3.26﹪；優(yōu)化方案2時，總成本下降了3.1﹪。可見，達(dá)到了預(yù)期效果，干式變壓器成本有效降低。
標(biāo)簽： CAD 干式變壓器 優(yōu)化設(shè)計
上傳時間： 2013-07-23
上傳用戶：kernaling
本課題的研究工作主要圍繞機(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)行平穩(wěn)性是伺服電動機(jī)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(yùn)行平穩(wěn)性。本文分析了機(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的原因，運(yùn)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(jī)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(jī)的極槽配合，以提高機(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)的運(yùn)行性能。 最后，完成機(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)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(jī)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(jī)床用永磁交流伺服電動機(jī)樣機(jī)，并對其性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果表明，電機(jī)的性能指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的要求，證明了電機(jī)設(shè)計過程理論分析計算的正確性。
上傳時間： 2013-06-13
上傳用戶：腳趾頭
v無刷直流電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來越廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動機(jī)采用無位置傳感器控制，電動機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡單，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，相對于有位置傳感器控制優(yōu)勢明顯。本論文圍繞無刷直流電動機(jī)的無位置傳感器控制進(jìn)行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無刷直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無刷直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，為分析無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)無刷直流電動機(jī)反電勢過零檢測原理，對反電勢過零檢測法的各種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，比較各種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)上，給出帶通濾波法及其簡化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢三次諧波的方法。論文將直流電源負(fù)端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題-起動方法進(jìn)行研究，在詳細(xì)分析“三段式”起動方法的實(shí)現(xiàn)過程的基礎(chǔ)上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制換相方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的換相方法，提高了電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法，無需對三次諧波積分即可得到換相時刻。 濾波器是反電勢法中反電勢過零檢測電路的重要組成部分。論文在分析無刷直流電動機(jī)端電壓信號特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，給出濾波電路的技術(shù)要求，根據(jù)濾波器基本設(shè)計原理，分別對一階RC無源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進(jìn)行電路設(shè)計和參數(shù)計算，并通過實(shí)驗驗證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過檢測反電勢過零點(diǎn)獲得可靠的換相信號創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測誤差的原因，提出了相應(yīng)的校正方法。通過分析無刷直流電動機(jī)的換相過程，建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學(xué)模型，研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動機(jī)超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導(dǎo)通相環(huán)流，在理論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了仿真計算，并與實(shí)驗結(jié)果對照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)建了由IGBT組成的簡化逆變器模型，并進(jìn)行仿真研究。針對不同的開關(guān)頻率和柵極電阻，定量計算了IGBT開關(guān)過程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對逆變器的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。最后，論文研制了基于反電勢過零檢測法的無位置傳感器無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢過零檢測電路、驅(qū)動和逆變電路以及保護(hù)電路等，控制軟件包括電動機(jī)起動模塊(包括定位、加速、切換)、電動機(jī)運(yùn)行控制模塊(包括過零檢測及校正、換相)和各保護(hù)功能模塊。對系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對論文中所分析和提出的各種方法進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗研究，給出了實(shí)驗結(jié)果。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制 無刷直流電動機(jī)
上傳時間： 2013-06-06
上傳用戶：yezhihao
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、飛輪儲能、電動工具、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)子動力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對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間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動力學(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)驗研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計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、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比，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，然后采用計及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對解析計算結(jié)果加以驗證。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)行時的電流波形中含有大量的時間諧波分量，其中5次和7次時間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(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)，對于本文設(shè)計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，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次時間諧波的透入深度時，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計了兩臺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)計和轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題。對比分析了平行充磁和徑向充磁對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)。對兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析，實(shí)驗研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計不合理，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，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動平衡，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)驗研究。對比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對轉(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)時的1/2；斬波控制會引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計算繞組反電勢系數(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)驗計算結(jié)果基本吻合，驗證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時間： 2013-05-18
上傳用戶：zl123!@#
非接觸電能傳輸技術(shù)是一門新興的能量傳輸技術(shù)，它集合了電力電子能量傳輸技術(shù)、磁場耦合技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論。由于這種電能傳輸方式?jīng)]有接觸摩擦，可減少對設(shè)備的損傷，不會產(chǎn)生易引燃引爆的火花，解決了給移動設(shè)備特別是在惡劣環(huán)境下，工作設(shè)備的供電問題。在交通運(yùn)輸、航空航天、機(jī)器人、醫(yī)療器械、照明、便攜式電子產(chǎn)品、礦井和水下應(yīng)用等場合有著廣泛的應(yīng)用前景。本文對非接觸電能傳輸技術(shù)進(jìn)行了理論和實(shí)驗研究。主要研究內(nèi)容如下： ⑴介紹了非接觸電能傳輸技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展前景，基本原理與所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。 ⑵通過建立漏感模型，對采用各種補(bǔ)償方式時，補(bǔ)償電容的選擇進(jìn)行了分析與研究，并對不同補(bǔ)償方式時，負(fù)載對系統(tǒng)傳輸效率的影響進(jìn)行了分析。 ⑶介紹了PWM調(diào)制硬開關(guān)技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)，比較分析了應(yīng)用于無接觸電能傳輸系統(tǒng)主變換器的幾種逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析了移相全橋變換器的工作原理，在此基礎(chǔ)上，對變換器進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于移相全橋控制的諧振變換器，并對變換器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。 ⑷對系統(tǒng)原副邊主電路的主要參數(shù)進(jìn)行了分析與設(shè)計，對松耦合變壓器的結(jié)構(gòu)選擇、主要參數(shù)進(jìn)行了分析與設(shè)計。 ⑸分別用通用DSP芯片TMS320F2812和專用控制芯片UC3875對系統(tǒng)的控制電路進(jìn)行了設(shè)計。 ⑹對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，在仿真成功的基礎(chǔ)上，采用UC3875控制方案制作了實(shí)驗樣機(jī)，進(jìn)行了實(shí)驗研究。
上傳時間： 2013-07-19
上傳用戶：libenshu01
現(xiàn)實(shí)生活中的語音不可避免的要受到周圍環(huán)境的影響，背景噪聲例如機(jī)械噪聲、街頭音樂噪音，其他說話者的話音等均會嚴(yán)重地影響語音信號的質(zhì)量：此外傳輸系統(tǒng)本身也會產(chǎn)生各種噪聲，因此接收端的信號為帶噪語音信號。混疊在語音信號中的噪聲按類別可分為環(huán)境噪聲等的加法性噪聲及電器線路干擾等的乘法性噪聲；按性質(zhì)可分為平穩(wěn)噪聲和非平穩(wěn)噪聲。 語音增強(qiáng)的根本目的就是凈化語音質(zhì)量。把不需要的噪音減低到最小程度。但是由于噪音的復(fù)雜性，很難歸納出一個統(tǒng)一的特征，因此不可能尋求一種算法完全適應(yīng)于所有的噪音消除，因此語音增強(qiáng)是一個復(fù)雜的工程。 有關(guān)抗噪聲技術(shù)的研究以及實(shí)際環(huán)境下的語音信號處理系統(tǒng)的開發(fā)，在國內(nèi)外已經(jīng)成為語音信號處理非常重要的研究課題，已經(jīng)作了大量的研究工作，取得了豐富的研究成果。本文僅對加性噪聲下的語音增強(qiáng)技術(shù)做了較為仔細(xì)的討論，我們先給出語音信號處理的基本理論，它是語音增強(qiáng)算法研究和實(shí)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)總結(jié)了自適應(yīng)信號處理技術(shù)的特點(diǎn)以及在語音增強(qiáng)方面的應(yīng)用。選取工程領(lǐng)域最常用的自適應(yīng)LMS濾波算法和RLS濾波算法作為研究對象，提出了利用最小均方誤差意義下自適應(yīng)濾波器的輸出信號與主通道噪聲信號的等效關(guān)系，得到濾波器最佳自適應(yīng)參數(shù)的方法，并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)噪聲環(huán)境下，L M S濾波器族和R L S濾波器在不同噪音輸入下的權(quán)系數(shù)收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號的能力和信噪比的改善等特性。 研究了MATLAB語言程序設(shè)計和使用MALTLAB對語音算法進(jìn)行仿真、并輸入了多種實(shí)際環(huán)境下的噪音進(jìn)行濾波仿真并對仿真的結(jié)果進(jìn)行比較和分析。總結(jié)出了LMS、NLMS、SIGN-ERROR-LMS、RLS自適應(yīng)濾波器在語音濾波方面的特點(diǎn) 和應(yīng)用情況。 最后在MATLAB仿真的基礎(chǔ)上，利用Altera公司的Cyclone2系列FPGA芯片和多種EDA工具，完成了L M S自適應(yīng)濾波器的FPGA設(shè)計。 關(guān)鍵詞：語音增強(qiáng)，背景噪音，自適應(yīng)濾波器，LMS，RLS，F(xiàn)PGA
標(biāo)簽： FPGA 語音增強(qiáng) 算法研究
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：lijianyu172
蟲蟲下載站版權(quán)所有 京ICP備2021023401號-1
