該文首先根據(jù)與起動(dòng)機(jī)相配套的發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)性能要求分別對(duì)以鐵氧體永磁材料和NdFeB永磁材料為磁極的汽車起動(dòng)機(jī)進(jìn)行了電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能計(jì)算,并用FORTRAN語(yǔ)言編制了永磁起動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)核算程序.在以上工作的基礎(chǔ)上試制了樣機(jī)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)值與設(shè)計(jì)值基本吻合.然后針對(duì)目前國(guó)內(nèi)永磁材料價(jià)格昂貴的現(xiàn)實(shí)情況,為了減少成本、降低材料消耗和減小體積和重量,使之更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,在原有電磁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,利用遺傳算法,對(duì)電機(jī)永磁體磁極進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).最后,根據(jù)汽車起動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程為動(dòng)態(tài)運(yùn)行,無(wú)穩(wěn)態(tài)可言的情況,在建立了包括電磁模型和機(jī)械模型在內(nèi)的永磁起動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,用MATLAB語(yǔ)言編制了仿真程序,對(duì)汽車永磁起動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真,仿真值與設(shè)計(jì)值、實(shí)驗(yàn)值基本吻合,從而驗(yàn)證了理論分析的正確性.
標(biāo)簽： 汽車 動(dòng)態(tài)過(guò)程 仿真
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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該論文在研究永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上詳細(xì)討論了其變頻調(diào)速的理論并且設(shè)計(jì)了一套基于DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向矢量控制系統(tǒng).永磁同步電動(dòng)機(jī)相對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)具有體積小、效率高以及功率密度大等優(yōu)點(diǎn),因此自從上個(gè)世紀(jì)80年代,隨著永磁材料性能價(jià)格比的不斷提高,以及電力電子器件的進(jìn)一步發(fā)展,永磁同步電動(dòng)機(jī)的研究也進(jìn)入了一個(gè)新的階段.永磁同步電動(dòng)機(jī)既區(qū)別于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又與電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)相比有自身的特點(diǎn),因此該論文首先從永磁同步電動(dòng)機(jī)的本身出發(fā),討論了其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行原理,分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性、功率特性及效率.矢量控制理論的發(fā)明是交流調(diào)速領(lǐng)域中的一個(gè)重大突破,該論文詳細(xì)討論了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制,在推導(dǎo)其精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上分析了矢量控制理論用于永磁同步電動(dòng)機(jī)控制的幾種電路控制策略,包括了i<,d>=0控制、cosψ=1控制,以及最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方式,并且開(kāi)發(fā)出基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制系統(tǒng),給出了其軟、硬件的設(shè)計(jì)方案.弱磁控制是永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制又一方面,論文分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速的原理以及弱磁擴(kuò)速困難的原因,并由此提出了兩種特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的新弱磁方案.直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制后交流調(diào)速領(lǐng)域的又一個(gè)高性能控制方法,論文最后討論了直接轉(zhuǎn)矩控制理論在永磁同步電動(dòng)機(jī)控制上的運(yùn)用,并使MATLAB工具對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制具有動(dòng)態(tài)性能好,靜差小以及魯棒性好的特點(diǎn).
標(biāo)簽： 永磁同步電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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直流電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)動(dòng)效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),但傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)均采用電刷,以機(jī)械方法進(jìn)行換向,因而存在致命弱點(diǎn),再加上制造成本高及維修困難等缺點(diǎn),從而限制了它的應(yīng)用范圍.近年來(lái)隨著永磁材料、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展而成熟起來(lái)的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(Brushless Direct Current Motor-BIDCM)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低且可靠性高的特點(diǎn),因而得到了廣泛的應(yīng)用.該文研究的對(duì)象是由兩套三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)組成的六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),每套繞組三相對(duì)稱,兩套繞組對(duì)應(yīng)相之間相差30°電角度.重點(diǎn)研究六相無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和系統(tǒng)的可靠性.在分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上,闡述了三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因,在此基礎(chǔ)上提出六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī).分析結(jié)果表明,六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)于三相無(wú)刷直流電機(jī),并且系統(tǒng)的可靠性也較高.該文對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理進(jìn)行了詳盡的分析,建立了三相和六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型.并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相和六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)仿真模型.該系統(tǒng)仿真模型采用雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為電流環(huán)(采用滯環(huán)調(diào)節(jié)),外環(huán)為速度環(huán)(采用PI調(diào)節(jié)).對(duì)所得的仿真結(jié)果進(jìn)行分析,表明與理論分析相吻合,證明了六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)仿真模型的正確性.對(duì)兩套繞組可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力.由此得出結(jié)論,該文提出的六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)方案是可行的.由于繞組在電機(jī)的結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)重要的位置,該文利用槽號(hào)相位表,設(shè)計(jì)了三相和六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的繞組.對(duì)槽號(hào)的分配,線圈的連接作了詳細(xì)地說(shuō)明.該文還對(duì)三相和六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁勢(shì)進(jìn)行了諧波分析,分析結(jié)果表明了六相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁勢(shì)高次諧波含量要少于三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī).
標(biāo)簽： 六相 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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隨著電力電子器件、永磁材料、微機(jī)、新型控制理論和電機(jī)理論的發(fā)展，無(wú)刷直流電機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，近年來(lái)在各種驅(qū)動(dòng)、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣應(yīng)用。大功率無(wú)刷直流電機(jī)在國(guó)外已經(jīng)成功應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)效率、可靠性要求較高的場(chǎng)合，在國(guó)內(nèi)，近年來(lái)也引起了廣泛興趣。本課題對(duì)大功率無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行預(yù)研，以兩臺(tái)無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)為研究對(duì)象進(jìn)行分析和電磁設(shè)計(jì)研究。首先計(jì)及電樞繞組電感，從分析換相過(guò)程入手，建立了三相星型六狀態(tài)工作模式下，電壓源型無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并基于此模型，通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)，對(duì)該種無(wú)刷直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)、反電勢(shì)系數(shù)、機(jī)械特性和電樞等效電阻等進(jìn)行了深入研究，分析表明電樞繞組電感對(duì)上述各系數(shù)和特性存在較大影響，因此在大功率無(wú)刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)和分析中，電樞繞組電感必須予以考慮。其次，本文對(duì)等效磁路法、電磁場(chǎng)有限元法和等效磁網(wǎng)絡(luò)法以及它們?cè)跓o(wú)刷直流電機(jī)電磁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了比較研究，提出了采用有限元法計(jì)算漏磁系數(shù)、計(jì)算極弧系數(shù)、電樞計(jì)算長(zhǎng)度和氣隙系數(shù)，然后把它們應(yīng)用到等效磁路法中進(jìn)行空載特性計(jì)算，而采用電磁場(chǎng)有限元法分析負(fù)載特性的場(chǎng)路結(jié)合法。以此為基礎(chǔ)，編制了無(wú)刷直流電機(jī)電磁設(shè)計(jì)軟件，并將其應(yīng)用于兩臺(tái)樣機(jī)的設(shè)計(jì)，通過(guò)與電磁場(chǎng)有限元法計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性。最后對(duì)兩臺(tái)樣機(jī)的電樞反應(yīng)及其影響進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，分析發(fā)現(xiàn)q軸電樞反應(yīng)是影響切向磁化結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流電機(jī)性能的主要因素，設(shè)計(jì)中需采取措施抑制q軸電樞反應(yīng)的影響。
標(biāo)簽： 大功率 分 無(wú)刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文研究的電磁阻尼器是一種特殊結(jié)構(gòu)的空心杯發(fā)電機(jī)，它主要用于對(duì)能量的吸收和耗散，達(dá)到減振消能的目的，是具有很高單位耗能的能量吸收元件。電磁阻尼器的應(yīng)用十分廣泛，已涉及航天、航空、電力等諸多領(lǐng)域，有著廣闊的市場(chǎng)前景。 采用電磁場(chǎng)分析軟件建立了電磁阻尼器的仿真模型，仿真分析了電磁阻尼器阻尼力矩與定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。 介紹了常規(guī)空心杯電機(jī)與電磁阻尼器的結(jié)構(gòu)、發(fā)展和應(yīng)用，基于Ansoft公司的電磁場(chǎng)分析軟件Maxwell 2D學(xué)生版軟件建立了電磁阻尼器靜磁場(chǎng)的二維仿真模型，分別對(duì)不同充磁方向、極弧系數(shù)、磁極對(duì)數(shù)的氣隙磁密分布進(jìn)行了靜態(tài)仿真分析，得出了相應(yīng)結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用Infolytica公司的電磁場(chǎng)分析軟件MagNet對(duì)電磁阻尼器的二維穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)進(jìn)行了仿真，研究了如下內(nèi)容： (1)定子磁路結(jié)構(gòu)中的磁鋼材料、磁鋼充磁方向、定子磁極對(duì)數(shù)的改變對(duì)力矩特性的影響； (2) 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)中的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子材料、轉(zhuǎn)子厚度、轉(zhuǎn)子平均直徑、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向的改變對(duì)力矩特性的影響。根據(jù)所得的阻尼力矩仿真數(shù)據(jù)，基于Excel軟件的曲線擬合和Matlab軟件對(duì)擬合曲線進(jìn)行的數(shù)值分析，求得了力矩特性斜率與上述參數(shù)的關(guān)系式。此關(guān)系式為探索電磁阻尼器的工程設(shè)計(jì)方法提供了一定理論依據(jù)，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。 最后，將仿真計(jì)算得到的阻尼力矩值與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的阻尼力矩值進(jìn)行了對(duì)比，分析了誤差產(chǎn)生的原因。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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高中壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開(kāi)關(guān)設(shè)備，用高中壓斷路器保護(hù)電力系統(tǒng)至今已經(jīng)歷了一段漫長(zhǎng)歷史。從最初的油斷路器發(fā)展到壓縮空氣斷路器，再到目前作為無(wú)油化開(kāi)關(guān)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(yōu)點(diǎn)，已在高中壓領(lǐng)域得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。作為真空斷路器的核心部件，真空滅弧室的研究和開(kāi)發(fā)顯得尤為重要。 真空滅弧室的小型化是國(guó)外關(guān)注的問(wèn)題，我國(guó)很多相關(guān)的研究所和高等院校都曾作過(guò)不少研制工作，研究的方向是采用各種縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室和尋求新的觸頭材料。由于縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的電極開(kāi)斷能力強(qiáng)，在額定短路開(kāi)斷電流、設(shè)計(jì)裕度和工藝水平相同的情況下，縱向磁場(chǎng)的電極比橫向磁場(chǎng)的電極小得多。因此，采用縱向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)電極的真空滅弧室可以縮小整體尺寸。 本設(shè)計(jì)從真空滅弧室的具體模型出發(fā)，應(yīng)用ANSYS8.1的電磁場(chǎng)分析軟件，對(duì)600A的真空滅弧室觸頭間的縱磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算與分析，可得到接近實(shí)際的動(dòng)、靜觸頭電流流向矢量分布圖，線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度與線圈幾何尺寸的關(guān)系，觸頭開(kāi)距對(duì)磁場(chǎng)分布的影響及電弧在不同位置時(shí)的受力分析等。由不同線圈截面積與縱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系分布，可得出在分?jǐn)嚯娏鞑蛔兊那闆r下，線圈愈小磁場(chǎng)強(qiáng)度愈強(qiáng)。由觸頭開(kāi)距與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，可見(jiàn)觸頭間距越小，兩觸頭間越能獲得較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。對(duì)真空滅弧室極問(wèn)磁場(chǎng)分布以及電弧在觸頭上不同位置受力進(jìn)行分析，結(jié)果表明隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度變小，電弧受力也相對(duì)的變小。 通過(guò)ANSYS仿真分析，為真空斷路器滅弧室的設(shè)計(jì)提供了比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。進(jìn)而使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)建立在較為科學(xué)的基礎(chǔ)上，為產(chǎn)品實(shí)際研制提供理論依據(jù)。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用前景越來(lái)越廣闊，有較大的研究?jī)r(jià)值，對(duì)其電磁性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和設(shè)計(jì)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無(wú)刷直流電機(jī)，尤其是高速永磁電機(jī)的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)和樣機(jī)制造和實(shí)驗(yàn)等做了大量的工作： 對(duì)電機(jī)的磁路進(jìn)行分析設(shè)計(jì)：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(chǎng)路結(jié)合的分析計(jì)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(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電路進(jìn)行分析：從電機(jī)磁場(chǎng)分析入手，根據(jù)齒磁通分析計(jì)算了電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；根據(jù)此電動(dòng)勢(shì)的波形，推導(dǎo)了三相六狀態(tài)控制時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的電路計(jì)算模型，重點(diǎn)推導(dǎo)了電動(dòng)勢(shì)平頂寬度小于120度電角度時(shí)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(duì)高速電機(jī)性能的影響；給出了基于能量攝動(dòng)法計(jì)算繞組電感的方法。 高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)的損耗尤其是鐵耗較大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來(lái)計(jì)算鐵耗的傳統(tǒng)方法已顯得力不從心，如何準(zhǔn)確計(jì)算高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)的鐵耗是困擾電機(jī)工作者的一個(gè)難題，本文根據(jù)Bertotti鐵耗分立計(jì)算模型，進(jìn)一步推導(dǎo)了考慮電機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁化對(duì)鐵耗的影響的鐵耗計(jì)算模型，其各項(xiàng)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(guò)回歸計(jì)算得到。通過(guò)實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，表明此計(jì)算模型有較高的準(zhǔn)確度。隨著電機(jī)內(nèi)損耗的增大，溫升也是一個(gè)重要問(wèn)題，為了了解電機(jī)內(nèi)的溫度分部，防止局部過(guò)熱，本文建立了基于熱網(wǎng)絡(luò)法永磁無(wú)刷直流電機(jī)的溫升計(jì)算模型，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行了溫升計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和實(shí)際測(cè)量基本一致。 本文確立了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電磁計(jì)算方法，建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，編制了程序，用遺傳算法成功地對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)的效率進(jìn)行了優(yōu)化，給出了優(yōu)化算例，并做出樣機(jī)，通過(guò)對(duì)優(yōu)化前后的方案做出樣機(jī)并進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化后測(cè)量損耗有了較大的減小。 對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究：位置檢測(cè)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(wèn)題，它們都對(duì)電機(jī)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(jī)中的安裝應(yīng)用；功率管壓降對(duì)起動(dòng)電流、功率的影響問(wèn)題；控制系統(tǒng)提前或滯后換相對(duì)電機(jī)電流，輸出性能的影響，提出適當(dāng)提前換相有利于電機(jī)出力。 做出永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，主要包括高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)、內(nèi)置式永磁無(wú)刷直流電機(jī)、高壓永磁無(wú)刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)、性能分析、樣機(jī)制作、實(shí)驗(yàn)分析等。建構(gòu)了對(duì)樣機(jī)進(jìn)行發(fā)電機(jī)測(cè)試、電動(dòng)機(jī)測(cè)試、損耗測(cè)量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)在測(cè)試時(shí)使用假轉(zhuǎn)子的方法成功分離出了電機(jī)鐵耗和機(jī)械損耗，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果基本一致。 總之，通過(guò)對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的磁路、電路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁無(wú)刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)理論和分析方法，并通過(guò)樣機(jī)的制造和實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步的驗(yàn)證了這些理論和方法的準(zhǔn)確性，這對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有很好的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流電機(jī) 性能分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本論文主要針對(duì)燃料電池電動(dòng)轎車FCEV(Fuel Cell Electrical Vehicle)用DC/DC變換器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電磁干擾產(chǎn)生與抑制問(wèn)題進(jìn)行研究.針對(duì)燃料電池偏軟的輸出特性和電動(dòng)汽車對(duì)DC/DC變換器的體積小、重量輕和效率高的要求,本論文分析比較了帶變壓器的隔離式直流變換器和非隔離式直流變換器的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),指出隔離式變換電路不適合于FCEV用DC/DC變換器主電路,非隔離式降壓(Buck)電路是最佳的主電路方案.在此基礎(chǔ)上,分析了非隔離式降壓(Buck)電路的工作原理和特點(diǎn),運(yùn)用模擬仿真軟件PSPICE仿真分析了Buck主電路參數(shù),并在分析比較了各種磁性材料特性的基礎(chǔ)上對(duì)電感器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).本論文深入討論了DC/DC變換器中構(gòu)成電磁干擾的三個(gè)主要因素:電磁干擾源、傳播途徑和敏感設(shè)備.分析了DC/DC變換器主電路中存在的主要干擾源及干擾產(chǎn)生的機(jī)理以及干擾傳播途徑,在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)討論了抑制各種干擾的方法及措施(包括傳導(dǎo)干擾抑制與輻射干擾抑制等),并給出了具體方案.本論文還從電磁兼容(EMC)測(cè)試的目的、組成等方面出發(fā),對(duì)整個(gè)EMC測(cè)試進(jìn)行了詳細(xì)的分析,提出了基于汽車電子EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的DC/DC變換器EMC測(cè)試大綱,并對(duì)其中的試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)儀器、試驗(yàn)場(chǎng)地、試驗(yàn)設(shè)置、所應(yīng)達(dá)到的等級(jí)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和介紹.
標(biāo)簽： DCDC 電動(dòng)汽車 變換器
上傳時(shí)間： 2013-08-03
上傳用戶：20160811
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(chǔ)能、電動(dòng)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(wú)刷直流電機(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，其主要問(wèn)題在于：（1）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)主要問(wèn)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(shí)間和空間諧波以及定子槽開(kāi)口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過(guò)優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開(kāi)口和氣隙長(zhǎng)度的大小來(lái)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(guò)合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來(lái)減小電流時(shí)間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對(duì)轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無(wú)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(yàn)研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計(jì)算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開(kāi)口大小、以及氣隙長(zhǎng)度對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對(duì)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(tái)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開(kāi)口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計(jì)及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場(chǎng)影響的解析模型計(jì)算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過(guò)有限元仿真對(duì)解析計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)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(kāi)口和氣隙長(zhǎng)度對(duì)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(kāi)口的增加或者氣隙長(zhǎng)度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無(wú)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(wú)刷直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電流波形中含有大量的時(shí)間諧波分量，其中5次和7次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)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(duì)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(duì)于本文設(shè)計(jì)的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時(shí)，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(huì)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(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場(chǎng)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(huì)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(chǎng)抵消了氣隙磁場(chǎng)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(duì)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(shí)間諧波的透入深度時(shí)，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對(duì)于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計(jì)了兩臺(tái)電感值不同的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)，通過(guò)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(guò)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(wú)刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。對(duì)比分析了平行充磁和徑向充磁對(duì)高速永磁無(wú)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(jì)并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：?jiǎn)味耸捷S承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)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(shí)，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動(dòng)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(wú)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(yàn)研究。對(duì)比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對(duì)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(shí)的1/2；斬波控制會(huì)引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過(guò)計(jì)算繞組反電勢(shì)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(jiǎn)化的暫態(tài)溫度場(chǎng)有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機(jī)械、微動(dòng)力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個(gè)領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大的難度。由于靜電驅(qū)動(dòng)的原理簡(jiǎn)單使其成為MEMS器件中機(jī)械動(dòng)作的主要來(lái)源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機(jī)械加速度計(jì)、微機(jī)械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場(chǎng)仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)MEMS的開(kāi)發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計(jì)具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問(wèn)題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細(xì)分析了靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器的各參數(shù)對(duì)所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動(dòng)位移的關(guān)系；并對(duì)靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場(chǎng)進(jìn)行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對(duì)微諧振器動(dòng)態(tài)特性的各個(gè)模態(tài)進(jìn)行仿真分析，并計(jì)算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)叉指式微機(jī)械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細(xì)地分析了與叉指狀微機(jī)械陀螺儀性能指標(biāo)－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學(xué)科優(yōu)化模型并對(duì)其進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)。將遺傳算法和差分進(jìn)化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化相結(jié)合，證實(shí)了遺傳算法和差分進(jìn)化算法在MEMS系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)梳齒式微加速度計(jì)特性的影響，在對(duì)梳齒式微加速度計(jì)各個(gè)學(xué)科的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)分別建立相對(duì)獨(dú)立的優(yōu)化模型，采用差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。證實(shí)了差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和采用多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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