多相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究(博士論文)目前,三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電氣驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用,然而隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論的發(fā)展,由逆變器供電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的相數(shù)不再受到供電相數(shù)的限制。特別在大功率、高可靠性和低直流電壓供電應(yīng)用場(chǎng)合,多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì),因此多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特別適合于應(yīng)用在艦船全電力推進(jìn)、電動(dòng)車(chē)輛、航空航天和軍事等場(chǎng)合。其相關(guān)技術(shù)的研究為電氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究開(kāi)辟了新的領(lǐng)域,多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到各國(guó)科研人員越來(lái)越多的關(guān)注和重視。 本文研究從任意相數(shù)多相電機(jī)出發(fā),重點(diǎn)研究了五相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),全文主要內(nèi)容如下: 引入繞組函數(shù)理論定量分析了任意相數(shù)對(duì)稱繞組的磁勢(shì)時(shí)空諧波分布,說(shuō)明了低次時(shí)空諧波在多相電機(jī)中的重要作用 首次從對(duì)稱分量法推導(dǎo)出推廣派克變換,并建立了n-m相感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型,指出多相電機(jī)控制是一個(gè)多維控制問(wèn)題。這些基礎(chǔ)理論知識(shí)為分析多相電機(jī)奠定了理論基礎(chǔ)。 建立了五相永磁同步電機(jī)派克方程,在此基礎(chǔ)上研究了五相永磁同步電機(jī)中d-q子空間與廣義零序子空間的耦合問(wèn)題。并根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式五相永磁同步電機(jī)的特點(diǎn),詳細(xì)討論了不同情況下的多維矢量控制和解耦控制問(wèn)題。
標(biāo)簽： 供電 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 多相 三相電機(jī)
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多相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究(中科院博士論文)目前,三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電氣驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用,然而隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論的發(fā)展,由逆變器供電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的相數(shù)不再受到供電相數(shù)的限制。特別在大功率、高可靠性和低直流電壓供電應(yīng)用場(chǎng)合,多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì),因此多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特別適合于應(yīng)用在艦船全電力推進(jìn)、電動(dòng)車(chē)輛、航空航天和軍事等場(chǎng)合。其相關(guān)技術(shù)的研究為電氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究開(kāi)辟了新的領(lǐng)域,多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到各國(guó)科研人員越來(lái)越多的關(guān)注和重視。 本文研究從任意相數(shù)多相電機(jī)出發(fā),重點(diǎn)研究了五相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),全文主要內(nèi)容如下: 引入繞組函數(shù)理論定量分析了任意相數(shù)對(duì)稱繞組的磁勢(shì)時(shí)空諧波分布,說(shuō)明了低次時(shí)空諧波在多相電機(jī)中的重要作用 首次從對(duì)稱分量法推導(dǎo)出推廣派克變換,并建立了n-m相感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型,指出多相電機(jī)控制是一個(gè)多維控制問(wèn)題。這些基礎(chǔ)理論知識(shí)為分析多相電機(jī)奠定了理論基礎(chǔ)。 建立了五相永磁同步電機(jī)派克方程,在此基礎(chǔ)上研究了五相永磁同步電機(jī)中d-q子空間與廣義零序子空間的耦合問(wèn)題。并根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式五相永磁同步電機(jī)的特點(diǎn),詳細(xì)討論了不同情況下的多維矢量控制和解耦控制問(wèn)題。
標(biāo)簽： 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 多相 三相電機(jī) 發(fā)展
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交換式電源轉(zhuǎn)換器(Switching Power Supply)為目前電子產(chǎn)品中，非常廣 泛使用的電源裝置，在日常生活中隨處可見 ，它主要的功能是調(diào)節(jié)電壓準(zhǔn) 位，亦可說 是直流 的變壓器。與傳統(tǒng)線性式電源轉(zhuǎn)換器比較，體積小、重 量 輕、效率 高以及有較大的輸入電壓範(fàn)圍是交換式電源轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)。 交換式電源轉(zhuǎn)換器廣泛被應(yīng)用在電源供應(yīng)器以及新一代電腦內(nèi)。因 此，如何控制交換式電源轉(zhuǎn)換器使其在輸入電壓與輸出負(fù)載變動(dòng)的情況 下，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓為所預(yù)設(shè)的位準(zhǔn)，實(shí)為一項(xiàng)重要的研究。
標(biāo)簽： Switching Supply Power
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永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種先進(jìn)的集電力電子變換器與永磁電機(jī)本體于一體的機(jī)電一體化系統(tǒng),它既具備交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便的一系列優(yōu)點(diǎn),又具備直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率高、無(wú)勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好的諸多特點(diǎn).正是由于這些原因,自上世紀(jì)末起,逐漸形成永磁無(wú)刷直流電機(jī)的研究熱潮.在此背景下,本文以此為課題,對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了一些理論分析和實(shí)踐應(yīng)用.本文首先在綜合國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,分析了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢(shì),提出了目前存在的一些問(wèn)題.介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理,推導(dǎo)出永磁無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型.針對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),本文詳細(xì)分析了各種調(diào)制斬波方式對(duì)注入電機(jī)電流以及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響,比較分析各種斬波方式下系統(tǒng)運(yùn)行情況,提出一種有利于減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的斬波方式.同時(shí),本文還提出了一種回饋制動(dòng)的方式,進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能,節(jié)約能源.在大型永磁電機(jī)磁極設(shè)計(jì)中,通常采用多塊磁鋼來(lái)組成勵(lì)磁磁極.考慮到磁鋼本體的分散性和加工誤差,本文從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā),提出了一種磁鋼優(yōu)化配置方法,保證每個(gè)磁極中各段磁鋼產(chǎn)生的合成磁密幅值接近相等且通量均衡,從電機(jī)本體設(shè)計(jì)角度上提高系統(tǒng)性能.本文在理論分析基礎(chǔ)上,以單片機(jī)和功率智能模塊為硬件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了一套多相永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng).針對(duì)理論分析,進(jìn)行了各種方案的比較分析,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)結(jié)果和仿真分析結(jié)果,進(jìn)一步支持了論證了理論分析正確性和實(shí)用性.同時(shí),對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中的一些問(wèn)題,本文也做了一些工作,提出一些分析和改進(jìn).
標(biāo)簽： 多相 無(wú)刷 直流電機(jī)控制
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自上世紀(jì)初以來(lái)，電力發(fā)電、輸配電系統(tǒng)都是三相系統(tǒng)。因此，大多數(shù)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)都是由三相電機(jī)與三相變頻器構(gòu)成的。但是目前三相電機(jī)的地位已經(jīng)受到一定的挑戰(zhàn)，一是在低壓大功率的傳動(dòng)場(chǎng)合，二是在對(duì)系統(tǒng)可靠性要求很高的場(chǎng)合。而多相電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)除了可以用低壓功率器件實(shí)現(xiàn)大功率等級(jí)外，具有多相冗余結(jié)構(gòu)使調(diào)速系統(tǒng)的可靠性得以改善。因此，多相電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究受到日益廣泛的關(guān)注。 和常規(guī)的三相感應(yīng)電機(jī)相比多相感應(yīng)電機(jī)有著許多優(yōu)點(diǎn)，例如多相感應(yīng)電機(jī)在一相或多相定子繞組開(kāi)路和短路時(shí)仍然可以起動(dòng)或繼續(xù)運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，轉(zhuǎn)子損耗小，運(yùn)行性能好，可以在不提高相電壓的情況下增加電機(jī)的容量，比較適合應(yīng)用于艦艇推進(jìn)系統(tǒng)等方面。 本文在傳統(tǒng)的三相電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，致力于研究多相電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，以多相感應(yīng)電機(jī)為主要研究對(duì)象，進(jìn)行了深入的研究，主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)多相電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)作了較為全面的綜述，介紹了多相電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 2、研究了多相感應(yīng)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。從電機(jī)的繞組連接方式入手，對(duì)多相感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行了諧波分析，從理論上證明了多相電機(jī)相對(duì)于三相電機(jī)在減小諧波含量方面的優(yōu)越性，同時(shí)探討了多相感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。 3、在三相感應(yīng)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)程序的基礎(chǔ)上整理推導(dǎo)了多相感應(yīng)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)程序，并用Visual C＋＋編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了多相感應(yīng)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)軟件。 4、對(duì)多相感應(yīng)電機(jī)的電磁場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，運(yùn)用電磁場(chǎng)有限元分析軟件Maxwell 2D對(duì)本論文中的樣機(jī)的瞬態(tài)磁場(chǎng)進(jìn)行分析，分析結(jié)果同用VC所編寫(xiě)的電磁設(shè)計(jì)程序的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)樣機(jī)數(shù)據(jù)的合理性。
標(biāo)簽： 多相 感應(yīng)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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本文介紹基于 ADE7758 和 PIC 系列 MCU的多相多功能電能測(cè)量電表，本文重點(diǎn)介紹 ADE7758 的 引腳及設(shè)計(jì)要點(diǎn)、內(nèi)部寄存器功能和工作原理,以及 ADE7758 與 PIC16F877 的中斷接口時(shí)序。 關(guān)鍵詞：多相電能表；ADE7758；PIC
上傳時(shí)間： 2014-01-02
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本文致力于可并聯(lián)運(yùn)行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術(shù)作為電力電子技術(shù)一個(gè)重要的領(lǐng)域一直得到人們的關(guān)注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級(jí)變換上面。AC/AC直接變換具有單級(jí)變換、功率密度高、拓?fù)渚o湊簡(jiǎn)單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢(shì)，并且具有較強(qiáng)擴(kuò)展性，故而在工業(yè)加熱、調(diào)光電源、異步電機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關(guān)斷半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件及脈寬調(diào)制控制方式的新型交流調(diào)壓技術(shù)。 本文對(duì)全數(shù)字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究，工作內(nèi)容主要有：對(duì)交流斬波電路的拓?fù)浼捌銹WM方式做了詳細(xì)的推導(dǎo)，著重對(duì)不同拓?fù)涞乃绤^(qū)效應(yīng)進(jìn)行了分析，并且推導(dǎo)了不同負(fù)載情況對(duì)電壓控制的影響。重點(diǎn)推導(dǎo)了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓?fù)淠Ｐ停蜗嘞到y(tǒng)的拓?fù)溟_(kāi)關(guān)模式推導(dǎo)到三相的情況，然后分別對(duì)單相、三相的情況進(jìn)行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓?fù)涞拈_(kāi)關(guān)周期平均意義下的大信號(hào)模型和小信號(hào)模型，指導(dǎo)控制器的設(shè)計(jì)。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時(shí)值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，建立了一臺(tái)基于TMS320F2808數(shù)字信號(hào)處理器的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，完成樣機(jī)調(diào)試，并完成各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子偵察設(shè)備面臨電磁環(huán)境日益復(fù)雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設(shè)備已是一項(xiàng)重要的任務(wù).然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領(lǐng)域軟件無(wú)線電的成功應(yīng)用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術(shù)的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應(yīng)用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的瓶頸問(wèn)題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu),并從軟件無(wú)線電原理出發(fā),從理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真兩方面對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證,并進(jìn)一步給出該結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案以及改進(jìn)的多相濾波數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu)的硬件實(shí)現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結(jié)構(gòu)應(yīng)用到數(shù)字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問(wèn)題,同時(shí)也大大提高了實(shí)時(shí)處理速度.經(jīng)過(guò)多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達(dá)到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路,利用微機(jī)串口,與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)板進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對(duì)各種實(shí)現(xiàn)方法加以驗(yàn)證和比較.
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子偵察設(shè)備面臨電磁環(huán)境日益復(fù)雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設(shè)備已是一項(xiàng)重要的任務(wù).然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領(lǐng)域軟件無(wú)線電的成功應(yīng)用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術(shù)的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應(yīng)用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的瓶頸問(wèn)題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu),并從軟件無(wú)線電原理出發(fā),從理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真兩方面對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證,并進(jìn)一步給出該結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案以及改進(jìn)的多相濾波數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu)的硬件實(shí)現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結(jié)構(gòu)應(yīng)用到數(shù)字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問(wèn)題,同時(shí)也大大提高了實(shí)時(shí)處理速度.經(jīng)過(guò)多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達(dá)到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路,利用微機(jī)串口,與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)板進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對(duì)各種實(shí)現(xiàn)方法加以驗(yàn)證和比較.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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多相濾波器主要應(yīng)用于脈沖多普勒雷達(dá)、通信寬帶數(shù)字接收機(jī)、雷達(dá)自適應(yīng)波束形成等信號(hào)處理領(lǐng)域。在多普勒雷達(dá)信號(hào)處理中國(guó)內(nèi)外關(guān)于FIR濾波器設(shè)計(jì)研究的報(bào)道較多，而對(duì)于IIR濾波器的設(shè)計(jì)研究相對(duì)較少，原因是IIR多相濾波器的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，使得IIR濾波器在多普勒雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理中難以發(fā)揮重要作用。本文以脈沖多普勒雷達(dá)信號(hào)處理為背景，主要研究數(shù)字多相濾波器的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法；進(jìn)而研究數(shù)字多相濾波器的數(shù)字仿真方法與FPGA實(shí)現(xiàn)技術(shù)。對(duì)于自主研究、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)處理的各種結(jié)構(gòu)的濾波器具有重要的意義。 本文討論了FIR數(shù)字濾波器和IIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)和區(qū)別。對(duì)IIR濾波器的多相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，重點(diǎn)研究了IIR多相濾波器的設(shè)計(jì)原理。根據(jù)此原理進(jìn)行IIR濾波器的多相設(shè)計(jì)并擴(kuò)展到多通道和多級(jí)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)本文研究的多普勒雷達(dá)回波信號(hào)需要四通道處理的要求搭建軟件仿真模型，對(duì)所設(shè)計(jì)的2級(jí)4通道IIR多相濾波器組進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，給出仿真結(jié)果，并進(jìn)行了討論。 在完成2級(jí)4通道IIR多相濾波器組的軟件仿真后，利用FPGA設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)該IIR多相濾波器組進(jìn)行了設(shè)計(jì)仿真和綜合實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序仿真兩級(jí)仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明在模擬硬件環(huán)境中所設(shè)計(jì)的2級(jí)4通道IIR多相濾波器組能夠較好地實(shí)現(xiàn)多普勒雷達(dá)回波信號(hào)多通道的劃分和濾波功能要求，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)思路和方法的正確性和可行性。
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