本論文圍繞提高高速變頻電機設計水平和促進電機CAD技術發(fā)展這一主題，對高速變頻電機電磁設計和電機智能設計方法進行了深入的研究。 1.分析了集膚效應對高速變頻電機設計的影響。針對高速變頻電機轉子導體中集膚效應現(xiàn)象較為嚴重的特點，用有限元法對不同轉子槽型在不同頻率時的集膚效應進行了分析，并提出了一種利用有限元法的精確計算結果和人工神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性映射能力計算電機轉子集膚效應系數(shù)的新方法，能夠快速有效的給出轉子不同槽型不同頻率時的集膚效應系數(shù)。 2.研究了電壓型SPWM變頻器輸出時間諧波頻譜以及調(diào)制參數(shù)對輸出諧波的影響，為精確分析高速變頻電機的諧波效應和選擇適當?shù)淖冾l器提供參考。分析了時間諧波對高速變頻電機效率、功率因數(shù)及輸出轉矩的影響，對提高高速變頻電機設計精度具有指導意義。 3.從電磁設計的角度探討了高速變頻電機設計過程，所得出的結論對于高速變頻電機設計具有指導意義。論文還提出了一個可以考慮時間諧波效應的高速變頻電機分析模型，在此基礎上編制了高速變頻電機電磁仿真程序。 4.前人工作的基礎上，進一步研究了人工智能技術在電機設計中的應用。針對電機設計不同階段的特點，首次提出了面向電機設計過程的智能設計集成推理體系。 5.從設計過程優(yōu)化的角度，研究了電機設計狀態(tài)評價問題，建立了電機設計狀態(tài)綜合評價模型，能夠?qū)﹄姍C設計的不同層次、不同階段及時進行設計狀態(tài)評價。@ @ 6.研究了基于實例推理技術在電機初始方案設計過程中的應用，首次提出了一種基于知識引導和相似優(yōu)先的混合型實例檢索算法，給出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的實例相似度判定機制，可以提高檢索效率。 7.針對傳統(tǒng)電機調(diào)整設計專家系統(tǒng)的缺陷，提出了一種新型的基于神經(jīng)網(wǎng)絡推理機制的電機調(diào)整設計混合型專家系統(tǒng)模型，該模型將專家系統(tǒng)技術與神經(jīng)網(wǎng)絡、電機綜合設計方法有效結合，具有并行推理和系統(tǒng)自學習能力，解決了調(diào)整設計過程中調(diào)整力度難以確定的問題。 8.論支還研究了基于遺傳算法的電機優(yōu)化設計方法。針對遺傳算法中普遍存在的早熟收斂和搜索效率低的現(xiàn)象，提出了一種改進遺傳算法一變焦自適應遺傳算法，有助于提高優(yōu)化效率和克服早熟。 9.在上述工作的基礎上，首次提出了支持遠程設計的電機智能設計集成平臺的概念，給出了基于軟總線和組件機制的平臺實現(xiàn)模型。并對集成平臺中電機模型集成技術、基于Objectorx的電機圖形繪制技術和基于Web的遠程設計支持技術等關鍵技術進行了討論。
上傳時間： 2013-04-24
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目前,在電壓互感器設計中,雖有人進行過可靠性設計利優(yōu)化設計方面的研究,但采用的方法仍為傳統(tǒng)方法.本文采用現(xiàn)代設計方法,它將有限元分析、可靠性設計技術利優(yōu)化設計技術有機的結合起來,因此采用現(xiàn)代設計方法得到的方案比利用傳統(tǒng)設計方法設計出的方案更加經(jīng)濟合理.首先,本文簡單介紹了電壓互感器的原理,描述了電壓互感器的分類、基本參數(shù)和誤差分析.第二,本文研究了電磁場有限元分析原理,介紹了麥克斯韋方程和電磁場微分方程.本文采用大型通用有限元分析軟件ANSYS對電壓互感器進行二維電磁場有限元分析,對電壓互感器建立了有限元數(shù)學模型和網(wǎng)格剖分,對有限元模型加載了邊界條件并進行了求解.研究了二維磁場分析單元PLANE53單元利電路模擬單元CIRCU124單元的特點及使用方法.第三,對電壓互感器的瓷套部分進行了可靠性設計.瓷套所受的彎曲負荷應力很多,主要包括:風力負荷產(chǎn)生的彎曲應力,地震負荷產(chǎn)生的彎曲應力,產(chǎn)品運輸中傾斜產(chǎn)生的彎曲應力.本文研究了瓷套的應力分布的確定方法,將多種應力疊加在一起,推出了應力分布參數(shù)的計算公式.瓷套的應力、強度利各設計變量均可認為服從正態(tài)分布,在設計時作為正態(tài)分布變量處理.本文應用應力-強度干涉理論,對電壓互感器瓷套的可靠性設計方法進行了研究.第四,研究了ANSYS軟件的優(yōu)化設計模塊,研究了采用ANSYS軟件進行優(yōu)化設計的步驟和優(yōu)化工具及方法.利用ANSYS軟件的參數(shù)化設計語言與其OPT模塊,實現(xiàn)了有限元數(shù)值計算與優(yōu)化設計的有機結合.并以額定一次電壓35KV,額定二次電壓100V,額定頻率50HZ的電壓互感器為例,進行了有限元分析計算利優(yōu)化設計.根據(jù)電壓互感器產(chǎn)品設計的實際情況,確定設計變量為繞組導線規(guī)格和鐵心結構尺寸.優(yōu)化循環(huán)結束以后,可以選擇列出所有參數(shù)的數(shù)值,也可以只列出優(yōu)化變量,可以用圖顯示指定的參數(shù)隨序列號的變化情況,通過多方案的比較,得到最優(yōu)方案.將現(xiàn)代設計方法應用于生產(chǎn)廠家,可節(jié)省研究開支,大大縮短開發(fā)周期,減少計算誤差,減少試驗費用,降低成本,提高產(chǎn)品的可靠性,因此本項目的研究具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益.
上傳時間： 2013-06-10
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永磁無刷直流電動機利用轉子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機械換相，結構簡單、體積小、效率高，在許多領域得到了廣泛應用。但是，由于永磁無刷直流電動機本身存在較大的轉矩脈動，從而使電機運行性能存在缺陷，限制了它在精密傳動系統(tǒng)中的應用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的基礎上，針對如何減小和抑制自控式永磁電動機轉矩脈動這一問題，提出了一種混合控制策略：利用原有的六個離散位置信號，在三三導通控制策略的基礎上，融入矢量控制策略，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉子磁勢盡量保持在90°左右，來實現(xiàn)近似正弦波電流驅(qū)動，可以在不增加系統(tǒng)成本的基礎上，較好地抑制電磁轉矩脈動，并通過實驗驗證其正確性，其主要內(nèi)容如下： 第二章主要闡述了永磁無刷直流電動機的運行原理，給出了電機的數(shù)學模型，在此基礎上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機及控制系統(tǒng)的仿真模型，并給出了仿真和實驗波形。 第三章介紹基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流無刷電機控制器的設計，并對系統(tǒng)主電路、驅(qū)動模塊、電流檢測、過壓保護等電路作了詳細的介紹，對設計中容易出現(xiàn)的問題進行分析，搭建了整個系統(tǒng)的硬件平臺。 第四章介紹了常規(guī)的矢量控制技術，提出了一種混合控制策略的新方法：利用霍爾位置傳感器的六個位置信號，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉子磁勢盡量保持在90°左右，從而達到控制器簡單、轉矩脈動降低的目的。并分析了這種控制策略在勻速、加減速情況下的運行性能。 第五章在前幾章分析的基礎上，完整給出了混合控制策略的軟件編程方法，并按照模塊化的思想，把軟件分成多個獨立模塊，并重點介紹了系統(tǒng)啟動、轉速計算、轉子位置計算、sinθ和cosθ的計算、PWM輸出等幾個部分，并給出實驗波形驗證其可行性。
上傳時間： 2013-05-30
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長期以來，小電流接地系統(tǒng)單相接地的故障選線和定位問題一直沒能很好的解決，由于系統(tǒng)故障信號微弱，易受到各種干擾的影響，同時故障條件、運行方式的可變性，使得信號特征也不一樣，因此已經(jīng)提出并在實踐中取得應用的一些方法都存在著一定的缺陷，無法適應多變的故障情況。本文在了解國內(nèi)外配電網(wǎng)故障選線研究工作的基礎上，對各種選線方法進行了歸納總結，并對存在的問題實質(zhì)進行了深入分析。本文采用小波變換分析了單相接地故障時系統(tǒng)暫態(tài)電流分量的分布特征，討論了通過數(shù)據(jù)融合技術把多種選線方法融合，從而為小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線提供了一條新的路徑。
上傳時間： 2013-07-01
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無刷直流電機(BLDCM)是隨著電機控制技術、電力電子技術和微電子技術的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機。它是在有刷直流電機的基礎上發(fā)展起來的。無刷直流電機具有交流電機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列特點，又具有直流電機的運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點，在很多場合有廣泛的應用前景，成為了國內(nèi)外研究的熱點。無刷直流電機傳統(tǒng)的理論部分分析和設計方法已經(jīng)比較成熟，因此對無刷直流電機控制策略的研究就顯得十分重要。 PID控制以其結構簡單、可靠性高、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點至今仍被廣泛應用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制性能優(yōu)良。但在工業(yè)上有許多無法建立精確數(shù)學模型的復雜控制對象和非線性控制對象，若采用傳統(tǒng)的PID進行控制的話，那么很難獲得比較理想的控制效果。 對于無刷直流電機而言，它是一個多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無法得到很理想的控制性能指標。基于以上原因，本文以無刷直流電機為控制對象，通過分析無刷直流電機的數(shù)學模型，以BP神經(jīng)網(wǎng)絡為基礎，設計了應用于無刷直流電機的神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制器。 在MATLAB平臺上，先利用神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制器，給出相應的控制算法，對典型的參數(shù)時變非線性系統(tǒng)的控制進行了仿真研究。仿真結果表明，同傳統(tǒng)PID控制器相比，神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制器對模型、環(huán)境具有較好的適應能力與較強的魯棒性，有效的改善了系統(tǒng)的控制結果，達到了預期的目的。隨后利用SIMULNK建立了無刷直流電機控制系統(tǒng)的仿真模型。分別采用普通PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制器對電機的不同運行狀況進行了仿真分析。仿真結果驗證了所建模型的正確性，并證明了神經(jīng)網(wǎng)絡控制的優(yōu)越性。
標簽： PID BP神經(jīng)網(wǎng)絡 無刷直流電機
上傳時間： 2013-08-04
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電動摩托車具有零排放、低噪聲等優(yōu)點，是真正的綠色環(huán)保輕型交通工具，它以方便j快捷等特點被越來越多的人們所接受，成為大中城市公共交通的理想補充。而無刷直流電動機以其控制簡單、可靠性高、輸出轉矩大等優(yōu)點，被大量地用作電動摩托車驅(qū)動電機。本文主要研究基于AVR單片機的電動摩托車控制技術。 首先，分析了電動摩托車的發(fā)展趨勢，以及無刷直流電動機能在電動摩托車驅(qū)動領域得到廣泛應用的原因，并探討了電動摩托車無刷直流驅(qū)動電機的控制方法。 其次，在分析無刷直流電動機工作原理的基礎上，構造了無刷直流電動機的數(shù)學模型，確立了通過PWM調(diào)節(jié)改變電樞電壓的大小來調(diào)節(jié)轉速的控制策略。 第三，采用ATMEL公司的ATmega88單片機為控制核心，設計了包括電流檢測與保護、位置信號檢測、功率開關管驅(qū)動、電源轉換和電壓采樣與欠壓保護等一系列硬件電路，充分利用了ATmega88單片機成本低、功能豐富、運算能力強等優(yōu)點，簡化了控制電路，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，降低了控制成本。 第四，采用C語言編寫了控制程序，完善了控制功能，實現(xiàn)了軟、硬件控制方法的結合。使用ICC-AVR集成開發(fā)環(huán)境和SL-ISP在線編程，降低了開發(fā)成本；采用模塊化設計方法設計控制程序，提高了程序的可維護性。完成的功能模塊主要包括啟動與換相模塊、電動機轉速調(diào)節(jié)模塊、過電流與堵轉保護模塊、欠電壓保護模塊和定速巡航模塊等。 最后，對開發(fā)的控制系統(tǒng)進行了調(diào)試，并對實驗結果進行了分析。結果表明，控制系統(tǒng)運行可靠、實時性好，證明ATmega88單片機適合用作電動摩托車驅(qū)動電機的控制芯片。
上傳時間： 2013-05-20
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在永磁無刷直流電機中，即使電樞繞組不通電，由于水磁體產(chǎn)生的磁場同定子鐵芯的齒槽相互作用而產(chǎn)生轉矩，即齒槽定位力矩。定位力矩使電機輸出轉矩波動，產(chǎn)生振動和噪聲。影響齒槽轉矩的因素很多，如齒槽的數(shù)量、齒槽形狀、斜槽角度、磁鋼的極弧系數(shù)以及輔助凹槽等等，因此，準確計算定位力矩較為復雜。本文利用麥克斯韋張量法來分析定位力矩，為電機設計提供理論參考。文中闡述了齒槽力矩產(chǎn)生機理，綜述了抑制齒槽轉矩的方法，探討了抑制齒槽轉矩的發(fā)展趨勢。 本文以永磁無刷直流電機為對象，利用Ansoft有限元仿真軟件，通過有限元分析對改變槽口寬度、定子斜槽、改變極弧系數(shù)和定子沖片增加輔助凹槽對定位力矩的影響進行了研究。深入分析了沖片輔助凹槽對抑制永磁無刷直流電機定位力矩的作用，因為沖片面加輔助凹槽的方法，生產(chǎn)中便于加工，對電機性能影響很小。結果表明，同一沖片上在對稱位置上排布輔助凹槽能取得很好的效果，而以沖片中心線對稱地加兩個輔助凹槽時，輔助凹槽角度不同作用不同。對不同沖片，適合的輔助凹槽角度也是不同的。 最后對這幾種抑制定位力矩的方法進行優(yōu)化組合，找出了一個最優(yōu)的抑制永磁無刷直流電機定位力矩的方案。
上傳時間： 2013-06-18
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晶閘管控制電抗器(TCR)型靜止無功補償裝置(SVC)由于其對快速波動負荷補償?shù)牧己眯Ч蔀榻陙頍o功補償?shù)臒狳c。本文對SVC的各種裝置進行了介紹，研究了TCR型SVC的原理和控制方法，特別分析了12脈波TCR的諧波特性；引入了基于三角波調(diào)制的無功電流檢測方法，并在此基礎上設計了以AVR單片機為核心的動態(tài)無功補償裝置控制器。在控制器硬件電路的基礎上，利用C語言進行軟件編程實現(xiàn)了控制器對裝置的自動控制。通過變電站的現(xiàn)場實驗證明控制器能夠準確、快速、可靠的控制TCR實現(xiàn)對波動負荷的快速補償。
上傳時間： 2013-08-03
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隨著電力電子技術的迅速發(fā)展和推廣應用，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)特性和其負載的復雜性，使用階段仿真的思想進行程序設計。確定了仿真程序的總體結構，并實現(xiàn)了程序的模塊化設計。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構發(fā)生變化的精確時刻，它們獨立于具體的電路結構。狀態(tài)方程模塊和輸出方程模塊雖然與具體的電路結構相關，但是亦可將其設計為模塊的形式，針對不同的電路結構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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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動領域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動機在工業(yè)應用領域正在取代直流電動機，交流傳動變得越來越經(jīng)濟和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動領域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動機以其特點廣泛應用于中小功率傳動場合，成為研究的重要領域。然而，永磁同步電動機具有較大的轉動脈動，而對于這些應用場合，轉矩平滑通常是基本要求。因此，對永磁交流伺服系統(tǒng)的應用，必須考慮其轉矩脈動的抑制問題。本文針對電機傳動系統(tǒng)中參數(shù)變化對電機性能的影響，以永磁同步電機為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識來提高永磁同步電動機的控制性能，借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，對永磁同步電動機的磁場定向控制，參數(shù)辨識，神經(jīng)網(wǎng)絡和擴展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應用，抑制轉矩脈動，提高系統(tǒng)性能幾個方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動機及其控制系統(tǒng)的基本結構出發(fā)，對通過參數(shù)辨識抑制轉矩脈動進行了較為細致的分析。針對不同情況，通過改進電機的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動機的一般數(shù)學模型。經(jīng)坐標變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標系和旋轉兩相（d—q）坐標系下永磁同步電動機電壓方程和轉矩方程。 2、分析了永磁同步電動機id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對永磁同步電動機系統(tǒng)進行分析，推導并建立了id=0控制時整個電機系統(tǒng)的數(shù)學模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應控制原理，設計了一種模型參考自適應控制系統(tǒng)，考慮電機參數(shù)的時變性，對永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機負載轉矩辨識進行了研究，以保持系統(tǒng)的動態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對控制性能進行了驗證，仿真實驗證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有很強的學習性能，經(jīng)過訓練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識提供了一個強有力的工具。本章針對永磁同步電機提出了一種以電機輸出轉速為目標函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡控制方案，同時應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論建立和設計了負載轉矩擾動辨識的算法以及相應的控制系統(tǒng)的補償方法，并應用MATLAB軟件進行了計算機仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機輸出轉速為指導值和目標函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動態(tài)響應，具有跟蹤性能好和魯棒性較強等優(yōu)點。 5、電機的參數(shù)會隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進行在線實時辨識。本文利用電機的定子電流、電壓和轉速，采用遞推最小二乘法進行在線參數(shù)辨識，該方法不需要觀測的磁鏈信號，消除了磁鏈觀測和參數(shù)辨識的耦合。電機狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項，對電機參數(shù)辨識以后，仍然是非線性方程，為了對電機狀態(tài)方程進行狀態(tài)估計，得到電機的參數(shù)辨識值，本文采用擴展卡爾曼濾波進行狀態(tài)估計，對以上方法的仿真實驗得到了滿意的結果。 6、本文基于數(shù)字電機控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，通過軟件實現(xiàn)擴展卡爾曼濾波對電阻和磁鏈的估計，以及基于磁場定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實驗結果，證明擴展卡爾曼濾波算法對電阻和磁鏈的實時估計是很準確的，由此構成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)性能。
標簽： 電機 傳動系統(tǒng) 參數(shù)辨識
上傳時間： 2013-07-28
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