本文通過對永磁同步電機進行了建模，提出了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型。分析了永磁同步電機矢量控制的原理和特點，選取了采用基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向的方案，確立了基于矢量控制PMSM三閉環(huán)調(diào)節(jié)的伺服控制系統(tǒng)的實施方案。給出了伺服系統(tǒng)的設(shè)計及伺服控制中的一些控制策略，并進行了仿真驗證，表明該方案是切實可行的。在此基礎(chǔ)上，確立了以MC56F8357為核心的永磁同步電機伺服驅(qū)動控制器的硬件系統(tǒng)，搭建了相應(yīng)的試驗平臺。在Codewarrior集成開發(fā)環(huán)境下完成了整個伺服控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，并在PCMaster的基礎(chǔ)上完成了伺服控制系統(tǒng)上位機控制界面的設(shè)計。實驗及使用證明，所研制的試驗軟硬件平臺能很好地完成永磁同步電機位置伺服控制功能，能夠完全滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求。
標簽： 永磁同步電機 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-08-02
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本文利用Maxwell 3D軟件對交流接觸器的電磁機構(gòu)的靜態(tài)、動態(tài)特性進行分析與仿真。Maxwell 3D是美國的Ansoft公司開發(fā)的專門用于三維電磁場仿真的軟件。本文主要以CJ20-25交流接觸器的電磁機構(gòu)為例，對不同激勵下交流接觸器電磁機構(gòu)的靜態(tài)特性進行分析；編寫電磁機構(gòu)動態(tài)仿真程序，對其進行動態(tài)仿真，并進一步分析其動態(tài)特性；同時對電磁機構(gòu)的設(shè)計參數(shù)對交流接觸器特性的影響進行了分析。主要為以下幾個方面: 首先，利用Maxwell 3D軟件建立交流接觸器電磁機構(gòu)的三維有限元模型，對模型進行有限元分析，計算不同電流和氣隙下的靜態(tài)吸力，仿真電磁機構(gòu)的靜態(tài)特性。繪制出交流接觸器的靜態(tài)電磁場分布及吸力特性。 其次，用Visual C++編程語言編制程序，仿真交流接觸器電磁機構(gòu)運動過程。 再次，對交流接觸器電磁機構(gòu)進行瞬態(tài)分析。得出CJ20-25型交流接觸器動態(tài)電流、吸力特性，并對動鐵心末速度、靜鐵心迎擊距離、動態(tài)吸力與反力特性的匹配、總動能和碰撞損失能量與合閘相角的關(guān)系特性進行了具體分析。同時，將迎擊式與非迎擊的兩種類型的交流接觸器的動態(tài)特性作了比較。 最后，利用Maxwell 3D軟件分析接觸器各個設(shè)計參數(shù)對交流接觸器電磁機構(gòu)靜態(tài)吸力、動態(tài)特性的影響。 經(jīng)過以上各方面的分析可知：采用Maxwell 3D軟件的強大的電磁場有限元分析功能進行電磁機構(gòu)的靜態(tài)及動態(tài)特性的分析與仿真，模擬真實的工作環(huán)境，可以在樣機制作前，精確掌握電器產(chǎn)品的性能，減少樣機制作，降低試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能指標，具有實際意義。
上傳時間： 2013-07-15
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直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機去掉了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中常見的齒輪箱，讓風(fēng)力機直接拖動電機轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)在低速狀態(tài)，這就沒有了齒輪箱所帶來的噪聲、故障率高和維護成本大等問題，提高了運行可靠性。它不同于電勵磁的凸極同步發(fā)電機，而是采用高磁能積的永磁材料作為磁極，就省去了勵磁繞組產(chǎn)生的損耗，使得電機的結(jié)構(gòu)變得簡單，效率也隨之提高。 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速低，一般定子外徑都比較大。為了電機的運輸方便和良好的冷卻效果，本文選擇內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步發(fā)電機作為設(shè)計類型。首先提出了電機設(shè)計的目標，即在滿足電機設(shè)計要求的基礎(chǔ)上提高運行的可靠性和降低成本。然后根據(jù)等效磁路法編制了電磁計算程序，據(jù)此進行了電機的初始設(shè)計。然后使用有限元的方法分析了電機在各種運行狀態(tài)下的性能，最后設(shè)計了電機的通風(fēng)系統(tǒng)并進行了通風(fēng)計算。
上傳時間： 2013-07-06
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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(nèi)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(jié)合的方法，重點針對稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時的諧波轉(zhuǎn)子銅耗、瞬態(tài)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(wěn)態(tài)運行時的轉(zhuǎn)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(jié)果進行對比分析，證明了：實際稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時是存在轉(zhuǎn)子銅耗的，這也是和傳統(tǒng)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(wěn)態(tài)運行時的轉(zhuǎn)子銅耗分析》發(fā)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(tài)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(jié)果表明有限元電磁仿真計算結(jié)果是準確的，也為稀土永磁同步電動機的優(yōu)化設(shè)計提供了參考依據(jù)。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(fā)表在核心期刊《微特電機》2007年第1期上。 論文應(yīng)用有限元電磁場軟件MagNet對作者設(shè)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(jié)果的正確性，專門設(shè)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(jié)果和仿真結(jié)果的對比分析，發(fā)現(xiàn)實際電機的轉(zhuǎn)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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針對空間電壓欠量脈寬調(diào)制過程中存在的問題，采用理論推演與軟件設(shè)計方法，在介紹了s V P w M 的基本原理的基礎(chǔ)上，利用T I 公司的 D S P電機控制芯片 T M S 3 2 0 L F 2 4 0 7設(shè)計了S V P W M的實現(xiàn)方法，并給出 j - 變頻調(diào)速系統(tǒng)的全數(shù)字化實現(xiàn)。 通過對永磁同步電機進行控制仿真實驗，得到的結(jié)果表明此方法是切實可行V , J ，控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的動靜態(tài)性能，較高的控制效果，有廣泛的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，對同步發(fā)電機乃至電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著重要影響。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行方式日趨復(fù)雜，對同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)運行的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和靈活性提出了更高的要求。本文根據(jù)勵磁調(diào)節(jié)器的國內(nèi)外發(fā)展趨勢，研究開發(fā)了以TMS320F2812芯片為控制核心的同步發(fā)電機DSP勵磁調(diào)節(jié)器。 本文首先介紹了數(shù)字勵磁的發(fā)展歷程、特點及應(yīng)用范圍，然后介紹了同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展狀況及趨勢，提出了基于數(shù)字信號處理器 TMS320F2812 控制的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)微機勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方案。 在詳細解釋功率器件 IGBT 和控制器件TMS320F2812芯片基礎(chǔ)上，提出了勵磁系統(tǒng)的主要硬件設(shè)計及軟件實現(xiàn)方法；完成了IGBT勵磁裝置主回路和 IGBT 保護及驅(qū)動單元的設(shè)計；進行調(diào)節(jié)器硬件設(shè)計，給出了硬件原理圖和軟件流程圖；利用TMS320F2812芯片強大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)和高速的實時處理能力，用單片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了交流采樣、變速積分 PID控制算法、PWM功率調(diào)節(jié)和系統(tǒng)保護等功能。TMS320F2812芯片的引入，大大簡化了勵磁控制器的硬件結(jié)構(gòu)，提高了勵磁系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。 最后，為驗證所設(shè)計的勵磁調(diào)節(jié)器的有效性和控制效果，采用 MATLAB 中 SIMULINK 仿真平臺，設(shè)計了勵磁控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的仿真模型。仿真結(jié)果表明，采用 TMS320F2812的同步發(fā)電機IGBT勵磁系統(tǒng)具有響應(yīng)快速、調(diào)節(jié)靈敏、控制性能優(yōu)良等特點。
上傳時間： 2013-07-29
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，是繼矢量控制技術(shù)之后出現(xiàn)的又一種新的控制思想，其控制手段直接，系統(tǒng)響應(yīng)迅速，具有優(yōu)良的靜、動態(tài)特性，系統(tǒng)魯棒性好，因而受到了普遍關(guān)注并得到了迅速發(fā)展。 本論文從交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展開始，分析了異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，推導(dǎo)了u-l、i-n兩種磁鏈模型，并對這兩種磁鏈模型的適應(yīng)范圍和特點進行了分析，然后推導(dǎo)了在全速范圍都適用的u-n模型。u-n模型的特點是：低速下工作于i-n模型，高速下工作于u-i模型，高低速之間自然過渡，加之引入電流調(diào)節(jié)器對電流觀測值進行補償，大大提高了模型的觀測精度。 然后以交流電力機車為例，介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，并根據(jù)電力機車的牽引特性，設(shè)計了不同的控制策略： (1)低速區(qū)：采用圓形磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制； (2)高速區(qū)：采用六邊形磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制； (3)弱磁區(qū)：通過改變磁鏈給定值來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)。 同時應(yīng)用MATLAB/SIMULINK軟件建立了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型，并得出了仿真結(jié)果，驗證了該方法的正確性。 最后介紹了無速度傳感器的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，推導(dǎo)了基于模型參考自適應(yīng)(MRAS)理論的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的辨識方法，建立了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的辨識模型，并得到了仿真結(jié)果。
標簽： 直接轉(zhuǎn)矩 控制技術(shù) 交流調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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盤式永磁電機因其較高的轉(zhuǎn)矩密度和良好的動態(tài)響應(yīng)特性，在各種驅(qū)動、伺服和控制領(lǐng)域得到了迅速的推廣和應(yīng)用。本文針對盤式永磁同步電動機的設(shè)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(zhuǎn)矩密度進行了比較，得到了兩種電機轉(zhuǎn)矩密度的變化關(guān)系。推導(dǎo)了六相盤式永磁同步電動機的電樞反應(yīng)電抗、槽漏抗等的計算公式，同時也給出了這些參數(shù)相應(yīng)的有限元計算方法，兩種計算結(jié)果基本一致。并且在對多極少齒結(jié)構(gòu)電機的漏磁系數(shù)進行研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該類電機的漏磁系數(shù)的計算方法。 其次，采用了針對六相電機的22極24槽結(jié)構(gòu)，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(yōu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)矩的影響規(guī)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(huán)法盤式永磁電機電磁設(shè)計程序。通過對樣機設(shè)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(jīng)形成了一個比較實用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機轉(zhuǎn)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(chǔ)上，本文設(shè)計制造了一臺5kW的雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的盤式永磁同步電動機樣機并做了詳細的實驗，實驗結(jié)果與理論分析基本一致。
上傳時間： 2013-07-29
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近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機根據(jù)反電動勢和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(無刷直流電機)和正弦波永磁同步電機(永磁同步電機)。正弦波永磁同步電機為實現(xiàn)其正弦波驅(qū)動控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號，通常采用機械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等)，機械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息，但其體積大，價格高，增加了轉(zhuǎn)子的慣量，且性能易受環(huán)境因素的影響，限制了永磁同步電機的應(yīng)用場合。近年來受到廣泛的關(guān)注的無位置傳感器技術(shù)，是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點獲取轉(zhuǎn)子的位置信號，此技術(shù)雖取消了機械位置傳感器，但存在控制復(fù)雜，位置檢測精度不高，運行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號，以實現(xiàn)永磁同步電機的正弦波驅(qū)動控制問題。 首先，本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進的方法，該法通過對位置區(qū)間初始速度的估算，可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型，并對其進行了仿真研究，仿真結(jié)果表明：改進位置估算方法即使在加減速等動態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次，完成了以TI公司的數(shù)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅(qū)動芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機運行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負載特性進行優(yōu)化。 最后，完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機的軟件設(shè)計，文中詳細討論了位置估算程序和實現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計和調(diào)試，并對其進行了實驗驗證。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及新的電機控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速性能日益提高。變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使交流調(diào)速系統(tǒng)有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢。但是國民經(jīng)濟的快速發(fā)展要求交流變頻調(diào)速系統(tǒng)具有更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度，一般的通用變頻器已經(jīng)不能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，而交流電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)能夠很好的滿足這個要求。矢量控制(Field Oriented Control)，能夠?qū)崿F(xiàn)交流電機電磁轉(zhuǎn)矩的快速控制，本文對三相交流異步電機的矢量控制系統(tǒng)進行了研究和分析，以高性能數(shù)字信號處理器為硬件平臺設(shè)計了基于DSP的三相交流異步電機的矢量控制系統(tǒng)，并分析了逆變器死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生，實現(xiàn)了逆變器死區(qū)的補償。 本文介紹了交流調(diào)速及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速的方案以及國內(nèi)外對矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機在三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型，并利用轉(zhuǎn)子磁場定向的方法，對該模型進行分析，設(shè)計了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器，以實現(xiàn)交流電機電流量的有效解耦，得到定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量。仿照直流電機的控制方法，設(shè)計了矢量控制算法的電流與速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。設(shè)計了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了矢量控制算法，論述了電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)的原理和方法，并對其進行了改進。最后對逆變器的死區(qū)進行了補償。 實驗表明基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制(FOC)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，電流解耦方便，動態(tài)性能好，精度較高，能夠基本滿足現(xiàn)代交流電機控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和速度要求。
上傳時間： 2013-05-24
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