風(fēng)能是可再生能源,世界各國(guó)越來(lái)越重視風(fēng)能的開發(fā)和利用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也開始研究高效率永磁電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電上的應(yīng)用。在山東省科技廳資助下,本文研究了一種新型結(jié)構(gòu)的雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī),其高運(yùn)行效率和特殊的電機(jī)結(jié)構(gòu),使其在小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中存在著巨大優(yōu)勢(shì)。本文主要研究的內(nèi)容如下: 第一部分首先給出了雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、等效磁路、工作原理,然后對(duì)雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)電樞反應(yīng)電感參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 第二部分對(duì)雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的空載感應(yīng)電勢(shì)進(jìn)行解析計(jì)算和有限元分析驗(yàn)證。首先通過(guò)引入相對(duì)比磁導(dǎo)函數(shù),給出了雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)考慮齒槽效應(yīng)時(shí)定子表面的磁場(chǎng)分布,并給出了相應(yīng)的波形。然后采用矢量合成法推導(dǎo)了空載感應(yīng)電勢(shì)的表達(dá)式,為了驗(yàn)證空載電勢(shì)解析法的正確性,本文采用有限元法對(duì)其分析計(jì)算。通過(guò)比較得出:解析法和有限元法吻合很好。最后,針對(duì)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu),提出了三種改善電勢(shì)波形的方法,并利用解析法對(duì)其進(jìn)行分析,證明了這幾種措施的可行性。 第三部分針對(duì)halbach磁體電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的潛在優(yōu)勢(shì),主要研究了halbach磁體結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的電勢(shì)和齒槽轉(zhuǎn)矩。首先給出了halbach陣列的基本原理,采用有限元法分析了halbach磁體結(jié)構(gòu)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的磁場(chǎng)分布及空載電勢(shì)波形,并對(duì)其進(jìn)行了諧波分析。最后利用能量的虛位移法推導(dǎo)了雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩,對(duì)于halbach磁體雙轉(zhuǎn)子電機(jī),提出了三種減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法,并通過(guò)有限元分析進(jìn)行了比較,證明了這幾種措施的可行性。 第四部分對(duì)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,提出了先分別設(shè)計(jì)內(nèi)外電機(jī)再統(tǒng)一調(diào)整的設(shè)計(jì)方法,最后設(shè)計(jì)制作了樣機(jī),給出了樣機(jī)圖片。并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)量不同轉(zhuǎn)速下電機(jī)的空載電勢(shì)波形,電機(jī)的電勢(shì)-轉(zhuǎn)速曲線,電機(jī)的負(fù)載電壓-電流特性曲線,并測(cè)量了電樞反應(yīng)電感數(shù)值,通過(guò)對(duì)比可以得出:試驗(yàn)值、解析值和有限元值吻合很好。
標(biāo)簽: 轉(zhuǎn)子 風(fēng)力發(fā)電機(jī)
上傳時(shí)間: 2013-08-04
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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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為設(shè)計(jì)高性能、低損耗的電機(jī),需要準(zhǔn)確地分析電機(jī)鐵耗。本文從鐵磁材料的磁化特點(diǎn)出發(fā),以分離鐵耗模型為基礎(chǔ),對(duì)交變磁化以及旋轉(zhuǎn)磁化條件下鐵磁材料和電機(jī)的鐵耗進(jìn)行分析和計(jì)算,分別從理論和實(shí)踐角度著重就電機(jī)鐵耗計(jì)算和測(cè)量中的一些相關(guān)問(wèn)題作了深入研究。 按照分離鐵耗模型,鐵心損耗可以分成磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗。本文首先從交流磁滯回線的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā),在Preisach靜態(tài)磁滯模型的基礎(chǔ)上,利用極限磁滯回線的對(duì)稱性,采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建立了Preisach人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯仿真模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵磁材料交流磁滯回線的理論計(jì)算,為磁滯損耗的理論分析和計(jì)算奠定了基礎(chǔ);為對(duì)交流磁滯回線進(jìn)行實(shí)測(cè),本文給出了一種采用愛潑斯坦方圈測(cè)量鐵磁材料交流磁滯回線與磁滯損耗的新方法,該方法克服了環(huán)形樣片測(cè)量法的不足,操作簡(jiǎn)單,且測(cè)量精度高,具有較好的實(shí)用價(jià)值。利用該方法得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好地驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果。 對(duì)渦流損耗以及異常損耗的計(jì)算模型,本文系統(tǒng)地給出了其推導(dǎo)過(guò)程,對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)一步加以明確,并對(duì)模型的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。鐵磁材料異常損耗計(jì)算模型是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理推導(dǎo)而來(lái)的,模型中參數(shù)的確定涉及到鐵磁材料的微觀特性,本文給出了通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其參數(shù)的具體方法;考慮到工程中異常損耗計(jì)算模型是其理論模型的簡(jiǎn)化形式,文中對(duì)兩者的差別進(jìn)行了分析。 在分析電機(jī)鐵耗時(shí),既要考慮鐵心材料本身的損耗特性,也要考慮電機(jī)供電方式以及鐵心中磁場(chǎng)變化等因素對(duì)鐵耗的影響。在對(duì)鐵磁材料損耗特性分析的基礎(chǔ)上,本文考慮到局部磁滯回環(huán)對(duì)電機(jī)鐵耗的影響,推導(dǎo)了計(jì)及局部磁滯作用的電機(jī)鐵耗模型,并從理論上對(duì)C.P.Steinmetz的磁滯損耗經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了驗(yàn)證,從而明確了公式中經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的物理意義;同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究,分析了磁化頻率對(duì)磁滯損耗系數(shù)的影響,提出了在磁化頻率較高時(shí)分段確定磁滯損耗系數(shù)的方法;考慮到現(xiàn)代電機(jī)控制策略以及供電方式的多樣性,本文對(duì)正弦波、方波以及三角波電壓供電時(shí)鐵心材料的交變鐵耗模型分別進(jìn)行了推導(dǎo),給出了其解析表達(dá)式,并通過(guò)實(shí)測(cè)證明了模型的有效性;對(duì)SPWM這類應(yīng)用較為廣泛的非正弦供電方式,推導(dǎo)了電機(jī)交變損耗的一般計(jì)算模型,分析了SPWM變頻器供電時(shí)電機(jī)鐵耗與變頻器參數(shù)的關(guān)系,給出了其關(guān)系的數(shù)量表達(dá)式; 同時(shí)采用改進(jìn)的愛潑斯坦方圈試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)非正弦供電條件下的鐵磁材料損耗和電機(jī)鐵耗進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 考慮到電機(jī)鐵心制造過(guò)程中沖壓對(duì)鐵心材料特性的影響,本文提出了一套簡(jiǎn)便的對(duì)鐵磁材料進(jìn)行沖壓影響研究的實(shí)驗(yàn)方法,利用該方法,有效地對(duì)材料的沖壓影響特性進(jìn)行了分析。在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,本文推導(dǎo)了考慮沖壓影響時(shí)的鐵磁材料損耗的修正系數(shù),從而在傳統(tǒng)交變鐵耗分離模型的基礎(chǔ)上,建立了計(jì)及沖壓影響的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型。對(duì)模型中引入的沖壓影響修正系數(shù),給出了詳細(xì)的推導(dǎo)過(guò)程和明確的計(jì)算方法,從而使傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)修正方法得到改善。 在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中,除交變磁化外,同時(shí)還存在大量的旋轉(zhuǎn)磁化。本文對(duì)旋轉(zhuǎn)磁化的物理機(jī)理進(jìn)行了初步探討,分析了旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗特點(diǎn),系統(tǒng)介紹了當(dāng)前鐵磁材料旋轉(zhuǎn)磁化性能以及旋轉(zhuǎn)磁化損耗實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論計(jì)算的方法和手段。 在以上鐵耗理論的基礎(chǔ)上,充分考慮鐵心的非線性及磁滯特性,本文建立了一般條件下的鐵心動(dòng)態(tài)電路模型,并將該模型應(yīng)用于異步電動(dòng)機(jī)鐵心等效電路中,推導(dǎo)了異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)鐵耗的分離等效電阻。以一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)為樣機(jī),采用以上鐵耗的動(dòng)態(tài)分離等效電阻,有效地對(duì)電機(jī)鐵耗進(jìn)行了分離,從而為深入研究電機(jī)的動(dòng)態(tài)鐵耗特性提供了便利。 論文最后以一臺(tái)永磁無(wú)刷直流電機(jī)為例,對(duì)電機(jī)的運(yùn)行特性以及鐵心損耗進(jìn)行了分析計(jì)算。分析中應(yīng)用場(chǎng)路結(jié)合法,建立了永磁無(wú)刷電機(jī)換流等效電路模型,采用鏡像法建立了深槽無(wú)刷電機(jī)電樞反應(yīng)分析模型;在電機(jī)鐵耗分析中,推導(dǎo)了考慮旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗工程計(jì)算模型,對(duì)樣機(jī)鐵耗進(jìn)行了理論計(jì)算,并通過(guò)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)旋轉(zhuǎn)磁化條件下的樣機(jī)空載鐵耗進(jìn)行了測(cè)量,最終理論值與實(shí)測(cè)值吻合良好,證明了上述方法的有效性。
標(biāo)簽: 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 損耗 分
上傳時(shí)間: 2013-07-02
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準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)鐵耗一直是困擾電機(jī)設(shè)計(jì)者的一個(gè)難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)僅是交變磁化的,根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測(cè)量的數(shù)據(jù),計(jì)算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場(chǎng)造成的損耗,對(duì)于計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間的誤差通過(guò)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來(lái)修正。這種方法對(duì)于已經(jīng)長(zhǎng)期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用,對(duì)于近年來(lái)發(fā)展很快的永磁電機(jī)、高速電機(jī)和其他新結(jié)構(gòu)電機(jī),由于缺乏合適的經(jīng)驗(yàn)系數(shù),導(dǎo)致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經(jīng)證明電機(jī)的鐵耗有相當(dāng)一部分是由旋轉(zhuǎn)磁化導(dǎo)致的,因此顧及旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型是本文的一個(gè)重要內(nèi)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(zhuǎn)磁化方式下的計(jì)算和測(cè)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(jì)算系數(shù)。本文提出并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式的25cm愛潑斯坦方圈測(cè)試系統(tǒng),它可以測(cè)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(cè)試系統(tǒng)中對(duì)硅鋼片在圓形旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明,在同樣頻率和磁密的條件下,旋轉(zhuǎn)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(jī)鐵耗計(jì)算模型,它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數(shù),但又能顧及到旋轉(zhuǎn)磁化帶來(lái)的影響。通過(guò)實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和測(cè)試,表明軌跡法的計(jì)算結(jié)果在未經(jīng)任何系數(shù)修正的情況下就具有很好的精度,適合推廣使用。 軟磁復(fù)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(fù)雜結(jié)構(gòu)電機(jī)等特點(diǎn)。為了探索這種材料在高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用和驗(yàn)證本文提出的鐵耗計(jì)算模型,本文成功地設(shè)計(jì)和制造了一臺(tái)采用軟磁復(fù)合材料的爪極式永磁電機(jī),由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,本文通過(guò)三維有限元分析,對(duì)該電機(jī)的磁通、磁鏈、電感、轉(zhuǎn)矩和鐵耗等參數(shù)和性能的計(jì)算提出了計(jì)算方法。對(duì)該種電機(jī)的熱分析,本文提出了熱網(wǎng)絡(luò)法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機(jī)總損耗中占有很大比例,因此在有限元方法中,本文通過(guò)映射剖分法,使磁場(chǎng)和熱場(chǎng)模型中的單元總數(shù)、大小和順序保持完全一致,軌跡法計(jì)算得到的各單元鐵耗直接耦合進(jìn)熱場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算,得到了電機(jī)準(zhǔn)確的溫度分布。本文還進(jìn)行了高速電機(jī)轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析,合理地調(diào)整轉(zhuǎn)子的直徑、長(zhǎng)度和軸承位置,使轉(zhuǎn)子的自然共振頻率遠(yuǎn)離電機(jī)的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測(cè)試平臺(tái)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測(cè)試,并通過(guò)假轉(zhuǎn)子法測(cè)量了電機(jī)鐵耗,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所用方法的可行性,得到的結(jié)論對(duì)軟磁復(fù)合材料的應(yīng)用及爪極式電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析都具有很好的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間: 2013-06-27
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電動(dòng)摩托車具有零排放、低噪聲等優(yōu)點(diǎn),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(diǎn)被越來(lái)越多的人們所接受,成為大中城市公共交通的理想補(bǔ)充。而無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)以其控制簡(jiǎn)單、可靠性高、輸出轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn),被大量地用作電動(dòng)摩托車驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本文主要研究基于AVR單片機(jī)的電動(dòng)摩托車控制技術(shù)。 首先,分析了電動(dòng)摩托車的發(fā)展趨勢(shì),以及無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)能在電動(dòng)摩托車驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的原因,并探討了電動(dòng)摩托車無(wú)刷直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制方法。 其次,在分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上,構(gòu)造了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,確立了通過(guò)PWM調(diào)節(jié)改變電樞電壓的大小來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的控制策略。 第三,采用ATMEL公司的ATmega88單片機(jī)為控制核心,設(shè)計(jì)了包括電流檢測(cè)與保護(hù)、位置信號(hào)檢測(cè)、功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)、電源轉(zhuǎn)換和電壓采樣與欠壓保護(hù)等一系列硬件電路,充分利用了ATmega88單片機(jī)成本低、功能豐富、運(yùn)算能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),簡(jiǎn)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(yǔ)言編寫了控制程序,完善了控制功能,實(shí)現(xiàn)了軟、硬件控制方法的結(jié)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(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)控制程序,提高了程序的可維護(hù)性。完成的功能模塊主要包括啟動(dòng)與換相模塊、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊、過(guò)電流與堵轉(zhuǎn)保護(hù)模塊、欠電壓保護(hù)模塊和定速巡航模塊等。 最后,對(duì)開發(fā)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠、實(shí)時(shí)性好,證明ATmega88單片機(jī)適合用作電動(dòng)摩托車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制芯片。
標(biāo)簽: 電動(dòng)摩托車 無(wú)刷直流 控制方法
上傳時(shí)間: 2013-05-20
上傳用戶:lanhuaying
隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及新的電機(jī)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(shì)。但是國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)能夠很好的滿足這個(gè)要求。矢量控制(Field Oriented Control),能夠?qū)崿F(xiàn)交流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的快速控制,本文對(duì)三相交流異步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析,以高性能數(shù)字信號(hào)處理器為硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)了基于DSP的三相交流異步電機(jī)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(shí)現(xiàn)了逆變器死區(qū)的補(bǔ)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(guó)內(nèi)外對(duì)矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),通過(guò)Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并利用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的方法,對(duì)該模型進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器,以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)電流量的有效解耦,得到定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量。仿照直流電機(jī)的控制方法,設(shè)計(jì)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(jì)了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺(tái),在此基礎(chǔ)上實(shí)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(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。最后對(duì)逆變器的死區(qū)進(jìn)行了補(bǔ)償。 實(shí)驗(yàn)表明基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制(FOC)系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電流解耦方便,動(dòng)態(tài)性能好,精度較高,能夠基本滿足現(xiàn)代交流電機(jī)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和速度要求。
上傳時(shí)間: 2013-05-24
上傳用戶:李彥東
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
上傳用戶:阿四AIR
本課題的研究工作主要圍繞機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)展開,所做的主要工作包括以下幾個(gè)部分: 首先,釹鐵硼永磁材料導(dǎo)電率較高、耐熱性能較差,當(dāng)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)諧波含量較大時(shí),永磁體中就會(huì)感應(yīng)出渦流形成渦流損耗導(dǎo)致永磁體發(fā)熱。因此,有必要對(duì)轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)的渦流進(jìn)行計(jì)算和分析。本文分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)渦流產(chǎn)生的原因,建立渦流的數(shù)學(xué)模型并推導(dǎo)出永磁體渦流損耗的計(jì)算公式。用ANSOFT有限元軟件建立電動(dòng)機(jī)的物理模型進(jìn)行電磁場(chǎng)求解,結(jié)合路的計(jì)算公式算出永磁體的渦流損耗。 其次,運(yùn)行平穩(wěn)性是伺服電動(dòng)機(jī)的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo),而轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的大小直接影響運(yùn)行平穩(wěn)性。本文分析了機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)產(chǎn)生的原因,運(yùn)用轉(zhuǎn)矩波動(dòng)計(jì)算公式結(jié)合ANSOFT有限元軟件,計(jì)算比較相同功率、相同極數(shù)不同槽數(shù)時(shí),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)情況。通過(guò)比較計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)百分比的大小,選擇所設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的極槽配合,以提高機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。 最后,完成機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)尺寸以及電磁參數(shù)的選取,利用有限元軟件,分析計(jì)算氣隙長(zhǎng)度變化對(duì)失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和永磁體用量的影響,以及永磁體寬度對(duì)氣隙磁密波形的影響,以此合理選擇氣隙長(zhǎng)度和永磁體的寬度,使電動(dòng)機(jī)的性能更優(yōu)良。在上述研究的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)0.9kW,8極36槽的機(jī)床用永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)樣機(jī),并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明,電機(jī)的性能指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的要求,證明了電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程理論分析計(jì)算的正確性。
標(biāo)簽: 交流伺服 電動(dòng)機(jī) 渦流損耗
上傳時(shí)間: 2013-06-13
上傳用戶:腳趾頭
隨著電機(jī)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,如何測(cè)試、分析和抑制電機(jī)振動(dòng)和噪聲,越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。虛擬儀器技術(shù),相比于傳統(tǒng)儀器擁有性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在工程測(cè)試等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。因此,結(jié)合虛擬儀器技術(shù),建立電機(jī)噪聲和振動(dòng)的測(cè)試分析系統(tǒng)是一種可行的解決途徑。 本文將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)的噪聲和振動(dòng)問(wèn)題,建立了基于虛擬儀器的電機(jī)噪聲振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)。全文主要研究工作分為三部分:前兩部分分別研究了系統(tǒng)的硬件和軟件組成,建立了完整的硬件和軟件系統(tǒng);第三部分進(jìn)行了噪聲振動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了系統(tǒng)的正確性和有效性。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下: 1.硬件部分。探討了系統(tǒng)的硬件組成,建立了以傳感器、信號(hào)調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集卡為核心的測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件部分是正確采集電機(jī)噪聲和振動(dòng)信號(hào)的關(guān)鍵,是測(cè)試分析的基礎(chǔ)。 2.軟件部分。用LabVIEw虛擬儀器編程語(yǔ)言完成了軟件部分的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集、顯示、處理、診斷、打印報(bào)告等一系列功能。針對(duì)電機(jī)噪聲振動(dòng)的復(fù)雜性,建立了以快速傅里葉變換、功率譜函數(shù)分析、分?jǐn)?shù)倍頻譜分析、小波分析等信號(hào)處理方法為核心的信號(hào)分析處理功能,并用最小二乘支持向量機(jī)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)故障診斷功能。 3.實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的信號(hào)采集、信號(hào)分析和故障診斷的正確性。構(gòu)造三類電機(jī)故障,實(shí)驗(yàn)研究了采用最小二乘支持向量機(jī)進(jìn)行故障診斷的有效性。 在總結(jié)全文的基礎(chǔ)上,提出了該電機(jī)噪聲和振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)有待深入研究的若干問(wèn)題。
標(biāo)簽: LabVIEW 電機(jī) 振動(dòng)測(cè)試
上傳時(shí)間: 2013-07-22
上傳用戶:hainan_256
電動(dòng)油泵在國(guó)外高中檔汽車中已有廣泛應(yīng)用,在國(guó)內(nèi),一些國(guó)產(chǎn)汽車也開始使用電動(dòng)燃油泵,目前油泵電機(jī)普遍采用有刷直流電機(jī),從而帶來(lái)壽命短、可靠性低、EMC性能差等不利影響。本論文基于實(shí)際需要,采用Magneforce/BIDC軟件,設(shè)計(jì)了一臺(tái)無(wú)刷直流電機(jī)油泵電機(jī)代替原有有刷直流電機(jī),以期改善原有電動(dòng)油泵的運(yùn)行性能,提高可靠性,延長(zhǎng)使用壽命。文中給出了兩種滿足性能指標(biāo)的方案,并對(duì)它們的工作特性及額定運(yùn)行性能作了比較。并就其中一種方案(四極六槽結(jié)構(gòu))研究了磁鋼極弧寬度、超前導(dǎo)通角對(duì)電機(jī)性能的影響,以及一系列設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)定位轉(zhuǎn)矩的影響。之后,論文采用了ANSOFT/MAXWELL軟件對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了磁場(chǎng)分析,得出了樣機(jī)在一個(gè)電周期內(nèi)空載和負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)分布規(guī)律。另外論文采用了ANSYS軟件,分析了樣機(jī)的溫度場(chǎng)分布。 為了進(jìn)一步分析無(wú)刷直流油泵電機(jī)的可靠性,論文建立了帶霍爾位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)的Simulink仿真模型,并利用該仿真模型對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)所可能發(fā)生的故障進(jìn)行了仿真研究。仿真了無(wú)刷直流電機(jī)常見的包括電機(jī)本體、逆變器及位置傳感器在內(nèi)的三類故障運(yùn)行情況,在理論上對(duì)各個(gè)故障仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析,并在樣機(jī)上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果,這對(duì)進(jìn)一步提高無(wú)刷直流電機(jī)的故障診斷水平及提高電機(jī)的可靠性具有重要的指導(dǎo)意義。 論文還根據(jù)樣機(jī)的性能參數(shù)及實(shí)際應(yīng)用的需要,研制了一臺(tái)基于ML4425的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制器。實(shí)驗(yàn)證明,該無(wú)位置傳感器控制無(wú)刷直流油泵電機(jī)可以取代原有的有刷電機(jī),滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
標(biāo)簽: 電動(dòng) 無(wú)刷直流電機(jī) 無(wú)位置傳感器
上傳時(shí)間: 2013-05-29
上傳用戶:LCMayDay
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