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研究》項目的部分研究內容。為了進一步提高稀土永磁同步電動機的效率,本論文主要采用有限元分析與實驗相結合的方法,重點針對稀土永磁同步電動機穩態運行時的諧波轉子銅耗、瞬態起動過程以及空載諧波磁場進行了深入研究。 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進行了詳細的電磁場仿真計算,首次,對諧波磁場引起的稀土永磁同步電動機穩態運行時的轉子銅耗進行了深入分析。通過對22kW電機的間接法和直接法效率實驗,分離出諧波引起的雜散損耗,并與仿真計算結果進行對比分析,證明了:實際稀土永磁同步電動機穩態運行時是存在轉子銅耗的,這也是和傳統稀土永磁同步電動機理論不同的地方。研究成果《稀土永磁同步電動機穩態運行時的轉子銅耗分析》發表在核心期刊《微特電機》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進行了起動過程的仿真研究,并利用先進的動態示波記錄儀DL750對22kW電機進行了空載起動過程的實驗。實驗結果表明有限元電磁仿真計算結果是準確的,也為稀土永磁同步電動機的優化設計提供了參考依據。研究成果《基于有限元的稀土永磁同步電動機起動過程仿真研究》發表在核心期刊《微特電機》2007年第1期上。 論文應用有限元電磁場軟件MagNet對作者設計的370W稀土永磁同步電動機的空載氣隙磁場進行了仿真分析,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果的正確性,專門設計了兩臺370W稀土永磁同步電動機對拖實驗,利用WT3000電力分析儀分析出:實際空載氣隙磁場波形的畸變率是3.26﹪;通過實驗結果和仿真結果的對比分析,發現實際電機的轉子鼠籠條對電機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》上。
上傳時間: 2013-04-24
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ARM的開發流程、最小系統、啟動文件詳解:包括最小系統實例詳解和軟件環境介紹
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,人們對環境保護越來越重視,SF<,6>氣體的使用和排放受到限制,從而使電器領域內SF<,6>斷路器的發展也受到限制。而真空斷路器充分利用了真空優異的絕緣與熄弧特性,且對環境不造成污染,所以目前在中壓領域已經占據了主導地位,而且不斷向高電壓、大容量方向發展。因此,未來高壓真空斷路器必然取代高壓SF<,6>斷路器。真空滅弧室是真空斷路器的“心臟”,所以,開發高壓真空斷路器最關鍵的是滅弧室的設計。本文對110kV的真空滅弧室的內部電磁場進行了仿真分析,為我國開發110kV真空斷路器提供一定的參考。 本文采用有限元軟件對110kV真空斷路器滅弧室內部靜電場進行了仿真分析,得到了滅弧室內部各種屏蔽罩的大小、尺寸和位置對電場分布的影響;觸頭距離對滅弧室內部電場分布的影響;傘裙對滅弧室內部電場分布的影響。再根據等離子體和金屬蒸氣具有一定導電率的特點,從麥克斯韋基本方程出發,推導了滅弧室內部電場所滿足的計算方程,然后用有限元法對二維電場進行了求解。考慮到弧后粒子消散過程中,電極和懸浮導體表面會有帶電微粒的存在,又計算分析了帶電微粒對真空滅弧室電場分布的影響,進而提出了使滅弧室內部電場更加均勻的措施。 根據大電流真空電弧的物理模型,基于磁場對電流的作用力理論,計算分析了真空電弧自生磁場的收縮效應以及對分斷電弧的影響,得到了弧柱中自生磁場產生的電磁壓強分布,最后分析了外加縱向磁場分量對減小自生磁場收縮效應的作用。 建立了110kV、1/2線圈以及1/3線圈縱向磁場觸頭三維電極模型,并利用有限元法進行了三維靜磁場和渦流場仿真。得到了電流在峰值和過零時縱向磁場分別在觸頭片表面和觸頭間隙中心平面上的二維和三維分布,給出了這兩種觸頭在電流過零時縱向磁場滯后時間沿徑向路徑和軸向路徑的分布規律,最后還對這兩種觸頭的性能進行了比較。
上傳時間: 2013-07-09
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低壓斷路器是電力系統中低壓配電網中的主要電器開關之一,它不僅可以接通和分斷正常負載電流和過載電流,而且可以接通和分斷短路電流。主要在頻繁操作的低壓配電線路或開關柜中作為電源開關使用,并對線路、電器設備等實行保護,當它們發生嚴重過流、過載、短路、斷相、漏電等故障時,能自動切斷線路,起保護作用,應用十分廣泛。智能控制器是斷路器上的保護裝置,也是斷路器的核心控制裝置。 20世紀90年代,隨著電力電子技術、微電子技術、計算機技術和通信技術的飛速發展,斷路器的保護裝置己由傳統的電磁式過流脫扣器發展成采用集成電路的電子式脫扣器,直至目前出現了帶高性能微處理器的智能控制器。新一代的智能控制器采用了模塊化結構設計,集測量、監視、控制、通信、保護等功能于一體,在低壓系統中得到了廣泛的應用。 在本課題中,該智能控制器在硬件上以美國Microchip公司推出的公司生產的PIC148F448為核心處理器,主要進行數據的實時采集處理和斷路器的故障保護,實時顯示線路運行時電流或故障信息等。利用帶有CAN接口的高性能的PIC18F448單片機設計了CAN總線接口,給出了CAN接口的硬件電路、軟件流程。該電路具有硬件設計簡單、可靠性高、實時性強等特點。實現了智能控制器與PC機的雙向通信功能,通過總線系統達到遙調、遙控的目的,使得智能控制器的性能得到增強,符合配電系統的要求,達到了本課題研究要求。
上傳時間: 2013-04-24
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高中壓斷路器是電力系統中最重要的開關設備,用高中壓斷路器保護電力系統至今已經歷了一段漫長歷史。從最初的油斷路器發展到壓縮空氣斷路器,再到目前作為無油化開關的真空斷路器和SF6斷路器。其中真空斷路器以其小型化和高可靠性等優點,已在高中壓領域得到愈來愈廣泛的應用。作為真空斷路器的核心部件,真空滅弧室的研究和開發顯得尤為重要。 真空滅弧室的小型化是國外關注的問題,我國很多相關的研究所和高等院校都曾作過不少研制工作,研究的方向是采用各種縱向磁場結構電極的真空滅弧室和尋求新的觸頭材料。由于縱向磁場結構的電極開斷能力強,在額定短路開斷電流、設計裕度和工藝水平相同的情況下,縱向磁場的電極比橫向磁場的電極小得多。因此,采用縱向磁場結構電極的真空滅弧室可以縮小整體尺寸。 本設計從真空滅弧室的具體模型出發,應用ANSYS8.1的電磁場分析軟件,對600A的真空滅弧室觸頭間的縱磁場進行計算與分析,可得到接近實際的動、靜觸頭電流流向矢量分布圖,線圈磁感應強度與線圈幾何尺寸的關系,觸頭開距對磁場分布的影響及電弧在不同位置時的受力分析等。由不同線圈截面積與縱磁磁場強度的關系分布,可得出在分斷電流不變的情況下,線圈愈小磁場強度愈強。由觸頭開距與磁場強度的關系,可見觸頭間距越小,兩觸頭間越能獲得較大的磁感應強度。對真空滅弧室極問磁場分布以及電弧在觸頭上不同位置受力進行分析,結果表明隨著磁感應強度變小,電弧受力也相對的變小。 通過ANSYS仿真分析,為真空斷路器滅弧室的設計提供了比較準確的數據資料。進而使產品的設計、開發建立在較為科學的基礎上,為產品實際研制提供理論依據。
上傳時間: 2013-06-20
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隨著社會生產的發展和人民生活水平的提高,對供電質量的要求也越來越高,電壓是標志電能質量的一個基本技術指標,它與無功功率密切相關。本文闡述了電壓無功綜合控制對于電力系統運行及工農業生產的重大意義;綜述了國內外在這一領域中的研究所取得的成果、面臨的問題和發展的前景。針對目前我國應用最為廣泛、性能價格比最佳的并聯電容與有載調壓變壓器綜合控制裝置的研制開發中所涉及的問題進行了較全面的分析與研究,提出了一種符合當前變電站綜合自動化發展需要的可靠性高、組態靈活、功能齊全的變電站電壓無功綜合控制方案。該方案主控單元選用抗干擾能力強、指令豐富、擴展靈活、通訊聯網能力強的西門子S7-226PLC作為控制核心;參數檢測單元選用可靠性高、具有通訊功能的智能型綜合電量變送器;控制主機通過與參數檢測單元通訊獲得所需參數,同時還可與上位機或其他具有串口的設備通訊。采用的電壓無功控制策略,從系統的實際需要出發,充分考慮了影響電壓無功控制效果的主要因素,控制決策以實時計算數據為參考,控制精度高,并有效避免了無效調節對設備及系統造成的危害;控制軟件根據已經確定的控制算法做出控制決策并能夠完成系統運行方式的自動識別、電容器的循環投切,電容器及分接頭的保護及通訊等功能。文中還闡述了電容器接線形式選擇、串聯電抗及高壓真空開關的選擇依據以及變壓器調檔控制原理。 理論分析和仿真計算均證明了本文中所提出的控制策略的精確性和嚴密性;試驗證明了該設計方案先進、靈活、可靠、功能齊全,符合電力系統自動化對控制裝置的要求。
上傳時間: 2013-06-01
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永磁電動機相比其他類型的電動機其性能指標突出,將廣泛應用于各個行業。但是隨著電機工業朝著大容量、高功率密度、小體積的趨勢發展,永磁電動機溫升與其它各項指標在配合上發生了分歧。為了解決這些問題,就要對永磁電機進行合理的冷卻設計及溫度計算。永磁電機的溫升計算除了要考察定子繞組處的受熱,同時也要兼顧永磁體的溫度情況‰本文對永磁電機的溫度計算及冷卻系統進行了如下分析設計: 首先,通過電磁學與傳熱學、流體力學等邊緣學科,對永磁電機進行溫度場分析。其中對自冷徑向永磁電機溫度場進行詳細地分析與計算。利用等效熱網絡法,即離散網格,使參數集中化,列出方程組,解出各剖分點的溫度值。采用與其相對應的經驗公式及實驗結果確定永磁電機的散熱系數。 其次對徑向永磁電機的損耗分布進行說明,不僅從數量上對槽內繞組損耗和端部繞組損耗做出了區分,而且從理論上對定子軛部和定子齒部的損耗進行分析,以確保在損耗分布上盡量使誤差減少。其次利用ANSYS、ANSOFT軟件,采用有限元方法對永磁電機穩態、瞬態時的溫度分布情況進行分析。利用上述方法對TYJS機床電機4.4kW-3000進行分析,比較其理論值與實驗值之問的誤差,結果比較滿意。 最后,本文對5kW-450雙定子-單轉子盤式電機的溫度場進行分析。由于徑向電機與盤式電機在結構上的區別,分別對盤式電機的損耗分布、散熱系數的求取等不同之處與徑向電機進行比較。對盤式電動機外部冷卻系統的設計上,采用假定系數法,反推風扇結構,合理地設計了該樣機的冷卻系統。通過以上的分析,能夠較準確計算電機的溫度值,從中得出其局部過熱點。這樣給電機的改進和研制都帶來了方便。
上傳時間: 2013-06-14
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盤式永磁電機因其較高的轉矩密度和良好的動態響應特性,在各種驅動、伺服和控制領域得到了迅速的推廣和應用。本文針對盤式永磁同步電動機的設計展開研究,所做工作主要包括以下幾個部分: 首先,從電機的主要尺寸方程入手將盤式永磁電機和徑向永磁電機的轉矩密度進行了比較,得到了兩種電機轉矩密度的變化關系。推導了六相盤式永磁同步電動機的電樞反應電抗、槽漏抗等的計算公式,同時也給出了這些參數相應的有限元計算方法,兩種計算結果基本一致。并且在對多極少齒結構電機的漏磁系數進行研究的基礎上,總結了該類電機的漏磁系數的計算方法。 其次,采用了針對六相電機的22極24槽結構,使得電機的主要尺寸減小,電機定子沖槽、電樞下線等工藝要求降低。利用有限元法和傅立葉分析求解對永磁體的形狀進行優化,可使得永磁電機氣隙磁密波形畸變率減小,進而降低的轉矩波動。定量分析了不同定子槽口寬度對空載反電動勢波形和齒槽轉矩的影響規律。 通過對盤式永磁電機的磁場分布特點的研究,編寫了分環法盤式永磁電機電磁設計程序。通過對樣機設計值與實驗值比較,不斷對盤式永磁電動機的電磁程序進行完善和修正,目前已經形成了一個比較實用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機轉子盤體進行剛度計算,并且也對電機的定子進行了固有頻率的計算,保證了電機的可靠運行。 最后,在上述研究的基礎上,本文設計制造了一臺5kW的雙定子單轉子結構的盤式永磁同步電動機樣機并做了詳細的實驗,實驗結果與理論分析基本一致。
上傳時間: 2013-07-29
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準確計算電機鐵耗一直是困擾電機設計者的一個難題。傳統方法是假設電機內部磁場僅是交變磁化的,根據鐵磁材料在交變磁化條件下測量的數據,計算電機齒部和軛部由基波磁場造成的損耗,對于計算值與實測值之間的誤差通過經驗系數來修正。這種方法對于已經長期制造和使用的電機而言勉強適用,對于近年來發展很快的永磁電機、高速電機和其他新結構電機,由于缺乏合適的經驗系數,導致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經證明電機的鐵耗有相當一部分是由旋轉磁化導致的,因此顧及旋轉磁化的電機鐵耗計算模型是本文的一個重要內容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手,先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉磁化方式下的計算和測量方法,目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計算系數。本文提出并實現了數字式的25cm愛潑斯坦方圈測試系統,它可以測量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗,本文還在二維鐵耗測試系統中對硅鋼片在圓形旋轉磁化條件下的損耗進行了測量。結果表明,在同樣頻率和磁密的條件下,旋轉磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機鐵耗計算模型,它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數,但又能顧及到旋轉磁化帶來的影響。通過實際電機的計算和測試,表明軌跡法的計算結果在未經任何系數修正的情況下就具有很好的精度,適合推廣使用。 軟磁復合材料是一種新型的粉末金屬材料,它具有渦流損耗小和易制造成具有復雜結構電機等特點。為了探索這種材料在高頻領域中的應用和驗證本文提出的鐵耗計算模型,本文成功地設計和制造了一臺采用軟磁復合材料的爪極式永磁電機,由于結構復雜,本文通過三維有限元分析,對該電機的磁通、磁鏈、電感、轉矩和鐵耗等參數和性能的計算提出了計算方法。對該種電機的熱分析,本文提出了熱網絡法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機總損耗中占有很大比例,因此在有限元方法中,本文通過映射剖分法,使磁場和熱場模型中的單元總數、大小和順序保持完全一致,軌跡法計算得到的各單元鐵耗直接耦合進熱場進行計算,得到了電機準確的溫度分布。本文還進行了高速電機轉子的模態分析,合理地調整轉子的直徑、長度和軸承位置,使轉子的自然共振頻率遠離電機的工作頻率范圍。本文構建了一測試平臺對樣機進行了發電機狀態測試,并通過假轉子法測量了電機鐵耗,實驗結果證明了本文所用方法的可行性,得到的結論對軟磁復合材料的應用及爪極式電機的設計與分析都具有很好的參考價值。
上傳時間: 2013-06-27
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選相控制開關又稱同步開關或相控開關,其實質就是控制開關在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘,以主動消除開關過程所產生的涌流和過電壓等電磁暫態效應,提高開關的開斷能力。本論文以電力系統的無功補償為背景,分析了隨機投切電容器組的暫態過程所帶來的各種危害,從而提出選相投切技術;本文以真空開關選相投切電容器組為研究對象,著重介紹了電容器組選相投切技術的相關理論,給出了電容器組選相投切的控制策略,為同步開關選相控制器的設計提供了理論依據。 雙穩態永磁機構結構簡單、動作穩定可靠,其出力特性能與真空開關良好匹配,在中壓領域得到越來越廣泛的應用。相控真空開關采用三相獨立操動的雙穩態永磁機構,其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲能大容量電容器,通過多次的測試結果表明雙穩態永磁機能很好地滿足相控開關的要求,是相控開關的理想選擇。 IPM(智能功率模塊)作為一種新型的大功率開關器件,以其設計簡單(內置驅動和保護電路),低功耗,開關速度快等特點成為越來越多設計者的首選,得到了越來越廣泛的應用。本文討論了IPM在選相投切電容器組中的相關邏輯控制策略,光耦隔離驅動,IPM過流、過熱相關保護等內容,設計了以DSP(TMS320LF2407A)為核心的永磁機構同步控制系統,實時采集電網信號,經過FIR數字濾波提取零點,通過IPM控制大容量電容器放電來驅動永磁機構,實現斷路器在期望相位上分斷或關合以減小暫態沖擊,并保證儲能電容器的一次儲能完成一次完整的O-C-O操作。 通過相關試驗測試,表明本系統已經初步達到了設計所要達到的預期效果,為以后的研究以及同步控制控制系統的完善和優化提供了有益的經驗和參考。
上傳時間: 2013-04-24
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