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，對其電磁性能進行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計具有重要的經(jīng)濟價值和理論意義。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，并對其性能進行了測試，測試結(jié)果表明，電機的性能指標(biāo)達到了預(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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隨著電機在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如何測試、分析和抑制電機振動和噪聲，越來越受到人們的廣泛關(guān)注。虛擬儀器技術(shù)，相比于傳統(tǒng)儀器擁有性能高、擴展性強等優(yōu)點，在工程測試等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。因此，結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，建立電機噪聲和振動的測試分析系統(tǒng)是一種可行的解決途徑。 本文將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電機的噪聲和振動問題，建立了基于虛擬儀器的電機噪聲振動測試分析系統(tǒng)。全文主要研究工作分為三部分：前兩部分分別研究了系統(tǒng)的硬件和軟件組成，建立了完整的硬件和軟件系統(tǒng)；第三部分進行了噪聲振動實驗研究，驗證了系統(tǒng)的正確性和有效性。本文的主要研究內(nèi)容如下： 1．硬件部分。探討了系統(tǒng)的硬件組成，建立了以傳感器、信號調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集卡為核心的測試系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件部分是正確采集電機噪聲和振動信號的關(guān)鍵，是測試分析的基礎(chǔ)。 2．軟件部分。用LabVIEw虛擬儀器編程語言完成了軟件部分的設(shè)計，實現(xiàn)了信號采集、顯示、處理、診斷、打印報告等一系列功能。針對電機噪聲振動的復(fù)雜性，建立了以快速傅里葉變換、功率譜函數(shù)分析、分?jǐn)?shù)倍頻譜分析、小波分析等信號處理方法為核心的信號分析處理功能，并用最小二乘支持向量機實現(xiàn)了電機故障診斷功能。 3．實驗研究。實驗驗證了系統(tǒng)的信號采集、信號分析和故障診斷的正確性。構(gòu)造三類電機故障，實驗研究了采用最小二乘支持向量機進行故障診斷的有效性。 在總結(jié)全文的基礎(chǔ)上，提出了該電機噪聲和振動測試分析系統(tǒng)有待深入研究的若干問題。
上傳時間： 2013-07-22
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帶整流負載的同步發(fā)電機在一些需要高品質(zhì)直流電源的場所，如艦船電力推進、郵電通訊、飛機等電源系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，并且受到了許多學(xué)者的關(guān)注，其研究領(lǐng)域主要涉及數(shù)字仿真、數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)態(tài)分析以及運行穩(wěn)定性等方面。 本文對MATLAB/Simulink中的電機模型進行了深入的研究。針對MATTAB中電機仿真模型的不足和本文研究的需要，提出了同步發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子分解的狀態(tài)方程，利用MATLAB工具箱建立了新的同步電機仿真模型并進行了封裝，為進行帶整流橋負載同步電機系統(tǒng)的分析與研究打下了很好的基礎(chǔ)。 對帶整流橋負載同步發(fā)電機整流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行特性進行了分析，采用定、轉(zhuǎn)子分解模型建立了整流系統(tǒng)仿真模型。證明了在假定轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)睾?，即忽略轉(zhuǎn)子電阻影響的條件下，定、轉(zhuǎn)子分解模型很容易轉(zhuǎn)變?yōu)閹鄬ΨQ非線性負載的同步電機穩(wěn)態(tài)分析模型。介紹了根據(jù)這一模型推導(dǎo)出的解析計算公式，給出了計算方法和步驟，并編寫了計算程序，便于工程上直接使用。與仿真結(jié)果的對比驗證了該解析計算的正確性。同時，仿真證實了忽略轉(zhuǎn)子電阻影響會給計算結(jié)果帶來一定的誤差，但是，在轉(zhuǎn)子電阻正常值范圍內(nèi)，忽略其影響是允許的。 對帶有反電動勢負載的同步發(fā)電機整流系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了仿真研究，將系統(tǒng)中的各個參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響進行了仿真。為了解決穩(wěn)定性仿真計算量大、計算時間長的問題，利用同步電機換相計算的穩(wěn)態(tài)公式，對同步電機分解模型的定子部分和整流橋部分進行了簡化處理，得到了同步發(fā)電機整流系統(tǒng)穩(wěn)定性分析簡化模型。通過兩種模型的仿真計算，證實了該簡化模型與非簡化模型的仿真結(jié)果相當(dāng)一致。這樣既解決了帶有反電動勢負載的同步發(fā)電機整流系統(tǒng)的穩(wěn)定性仿真計算的計算速度問題，也證明了換相過程及其產(chǎn)生的諧波對系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響。
上傳時間： 2013-06-19
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本文在參考了國內(nèi)外已有多自由度球電機的基礎(chǔ)上,提出了正交圓柱結(jié)構(gòu)的兩自由度電機,它是獨立設(shè)計的一種創(chuàng)新結(jié)構(gòu).此電機可分解為兩個獨立的兩相混合式步進電機:分別為內(nèi)層小電機(外轉(zhuǎn)子兩相混合式步進電機)和外層大電機(扇形結(jié)構(gòu)的兩相混合式步進電機).本文以兩自由度電機為對象,采用"齒層比磁導(dǎo)法",對電機的矩角特性進行計算和分析,用得到的矩角特性與設(shè)計要求相比較,從而為優(yōu)化尺寸設(shè)計提供參考.
上傳時間： 2013-07-19
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高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國防等各個領(lǐng)域。采用先進控制策略和全數(shù)字控制技術(shù)的永磁同步電機伺服系統(tǒng)，已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應(yīng)用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術(shù)不斷進步，同時市場對伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應(yīng)能力的要求也不斷提高。 本文從詳細分析了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型和矢量控制的基本原理，選取了基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方式，采用電壓空間矢量（SVPWM）調(diào)制技術(shù)，建立了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機伺服系統(tǒng)。針對伺服系統(tǒng)在運行過程中參數(shù)變化及負載擾動等問題，深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計的基本原則和方法，將滑模變結(jié)構(gòu)控制與矢量控制相結(jié)合，改進了基于趨近率的單段滑模面變結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結(jié)構(gòu)控制器。在Matlab/Simulink7．1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實驗系統(tǒng)平臺進行了詳盡的仿真和實驗研究。結(jié)果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求，滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠有效應(yīng)用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標(biāo)簽： 滑模變結(jié)構(gòu) 控制 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-18
上傳用戶：yph853211
MATLAB 頻譜分析的經(jīng)典仿真，詳細的源程序及仿真文件
上傳時間： 2013-08-03
上傳用戶：ljthhhhhh123
隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用，利用計算機仿真對電力電子電路進行分析和研究得到了日益廣泛的重視。盡管目前一些仿真軟件都有比較強大的功能，可以利用它們來完成某些電力電子裝置的某些分析工作，但是由于器件模型的限制和電力電子裝置負載的復(fù)雜性，使得這些軟件并不能完成對于電力電子裝置所要進行的所有分析要求，特別是當(dāng)其被用于電力電子裝置故障運行的仿真。針對上述問題，本論文在研究器件建模方法和裝置仿真方法的基礎(chǔ)上，運用C++語言開發(fā)了一個可專門用于電力電子裝置仿真分析的程序。 本課題首先對于各種電力電子器件進行建模。在對各種元器件特性深入研究的基礎(chǔ)上利用已知的電路原理和建模方法，抓住各具體電力電子器件的主要特征，建立其電路及邏輯仿真模型。由于本論文中研究的是電力電子裝置作為一個整體的特性，所以在對器件電路模型的建模過程采用高層次的電路模型，即理想開關(guān)模型和雙極性電阻模型。器件的邏輯模型則是通過皮特里網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，根據(jù)仿真的目的可建立不同精細程度的邏輯模型。因為器件邏輯模型的建模過程中采取的逐步細化的原則與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中自頂而下，逐步求精的思想不謀而合，所以在仿真程序中采用C++語言對所建立的器件模型進行描述。 針對電力電子裝置的非線性，病態(tài)特性和其負載的復(fù)雜性，使用階段仿真的思想進行程序設(shè)計。確定了仿真程序的總體結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)了程序的模塊化設(shè)計。利用通用的狀態(tài)變化檢測模塊和兼容性檢測模塊在程序中確定電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的精確時刻，它們獨立于具體的電路結(jié)構(gòu)。狀態(tài)方程模塊和輸出方程模塊雖然與具體的電路結(jié)構(gòu)相關(guān)，但是亦可將其設(shè)計為模塊的形式，針對不同的電路結(jié)構(gòu)僅需改變模塊中對于狀態(tài)方程和輸出方程的描述。鑒于數(shù)值計算方法對于仿真結(jié)果的重要性，本論文中討論了幾種數(shù)值積分方法的特點及適用范圍，并在程序用編寫了幾種常用的算法，以供用戶選擇。通過對于瓦格納斬波器、三相全控整流橋和三相半控整流橋的仿真驗證仿真程序的正確性和實用性。
上傳時間： 2013-07-16
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與傳統(tǒng)的徑向磁通圓柱式電機相比，軸向磁通的盤式無鐵心永磁同步電機有著許多明顯的優(yōu)點：其結(jié)構(gòu)較為簡單，加工及裝配費用低，電機運行可靠，不需勵磁電流，提高了電機的效率和功率密度。盤式電機永磁化是一種發(fā)展趨勢，而稀土材料是其首選的永磁材料。我國已研制出盤式永磁同步電機，但還處于試制階段，要實現(xiàn)產(chǎn)品化，還有許多研究課題亟待解決。 本文主要針對該電機的氣隙磁密進行分析，對影響氣隙磁密的各種因素展開了研究。具體內(nèi)容如下： 1) 回顧了永磁電機的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和主要應(yīng)用，對永磁材料的性能及選取、聚磁技術(shù)、電機磁場計算所需理論和有限元軟件進行了介紹。 2) 將電機內(nèi)的電磁場、有限元軟件和盤式無鐵心永磁電機特殊結(jié)構(gòu)相結(jié)合，設(shè)計出了近二十個有限元計算程序，組成一個針對盤式無鐵心永磁同步電機的計算軟件包，由這些計算程序出發(fā)，對盤式無鐵心永磁同步電機進行一系列仿真分析計算。 在繪制氣隙磁密三維分布圖時，由于有限元軟件在繪圖方面的限制，需要將氣隙磁密數(shù)據(jù)從有限元軟件中導(dǎo)出到文本文件，再由其它數(shù)學(xué)工具進行氣隙磁密的三維圖形繪制。在這一過程中由于導(dǎo)出數(shù)據(jù)格式與繪圖工具所需數(shù)據(jù)格式不能兼容，還需要對導(dǎo)出數(shù)據(jù)進行處理。由于有限元軟件導(dǎo)出的數(shù)據(jù)量很大，如果對這些數(shù)據(jù)進行人工整理將增加大量的工作量，所以作者在研究過程中，針對導(dǎo)出數(shù)據(jù)的特點編寫了一個Vb數(shù)據(jù)處理程序，使數(shù)據(jù)處理工作得到大大簡化。 3) 在上述建立的軟件包的基礎(chǔ)上，對基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電機進行了一系列系統(tǒng)分析，其中包括三維開域磁場分析、永磁體厚度對電機氣隙磁密的影響及分析、永磁體寬度變化時氣隙磁場分析、采用不同角度Halbach陣列時的氣隙磁密分析、不同半徑處氣隙磁密分析，為在電機設(shè)計過程中永磁體的設(shè)計提供了依據(jù)。 4) 在對盤式無鐵心永磁同步電機磁場進行詳盡的分析的基礎(chǔ)之上，本文提出了對該電機的新設(shè)計方案，并就此方案進行了建模分析，結(jié)果表明，此新方案所得到的氣隙磁密比原結(jié)構(gòu)的氣隙磁密更為理想。此外，還對新模型從定性的角度進行了渦流損耗分析，分析表明其結(jié)構(gòu)有利于減小渦流損耗。
上傳時間： 2013-04-24
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能源和環(huán)境的雙重壓力、電子技術(shù)與控制理論的飛速發(fā)展使得柴油機控制能夠采用電子控制技術(shù)，并成為柴油機控制的研究熱點。本文針對我國內(nèi)燃機車牽引用的柴油機(12V240ZJ6E)，主要研究其電控單體泵的電子控制技術(shù)。實現(xiàn)了電控單體泵在實驗臺上的電子控制，為最終降低內(nèi)燃機車柴油機在輕載工況下的燃油消耗率并改善其排放打下基礎(chǔ)。在以下三方面展開研究工作： 首先，根據(jù)柴油機的燃油噴射原理，深入研究高壓燃油在泵-管-嘴系統(tǒng)中的傳遞規(guī)律，分析燃油噴射系統(tǒng)的各種電子控制方式，結(jié)合我國內(nèi)燃機車柴油機改造的現(xiàn)狀并參考國內(nèi)外應(yīng)用實例，確定采用“電控單體泵系統(tǒng)”方案。針對性地分析電控單體泵的特性，總結(jié)出電控單體泵的控制規(guī)律。 其次，設(shè)計電控單體泵的高速大流量電磁閥驅(qū)動模塊，其性能直接影響電磁閥的響應(yīng)特性。通過計算和試驗對比的方法獲得不同驅(qū)動電壓、不同續(xù)流回路情況時的動態(tài)響應(yīng)，找出最優(yōu)電路參數(shù)和控制參數(shù)。用于多缸柴油機的驅(qū)動模塊可以修正各單體泵噴油特性的差異。 第三，設(shè)計凸輪軸轉(zhuǎn)速的測量模塊。采集安裝于凸輪軸上的測速齒輪的脈沖信號，計算凸輪軸的瞬時轉(zhuǎn)速和相位，并對瞬時轉(zhuǎn)速進行預(yù)測，為查找脈譜表以確定噴油定時和噴油量奠定基礎(chǔ)。凸輪軸轉(zhuǎn)速的預(yù)測方法為“相鄰區(qū)間+自適應(yīng)參數(shù)修正”。 最后，設(shè)計控制電路，以數(shù)字信號處理器為主控芯片。在數(shù)字信號處理器中完成柴油機的轉(zhuǎn)速測量和電磁閥驅(qū)動脈沖生成。由于內(nèi)燃機車上的電磁環(huán)境比較惡劣，采用了抗干擾措施。 通過上述工作，掌握了電控單體泵系統(tǒng)的基本特性，完成了電子控制單元主要電路的設(shè)計，并實現(xiàn)凸輪軸的測速和電磁閥的控制。電子控制單元在電控單體泵試驗臺上進行了試驗。結(jié)果表明，測速準(zhǔn)確、電磁閥驅(qū)動及其控制方式合理，為后續(xù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-04-24
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