本文對(duì)直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)從理論到仿真進(jìn)行了較為全面深入的研究，在詳細(xì)分析直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)和已有最大功率跟蹤算法的基礎(chǔ)上，確立了由梯形波永磁同步發(fā)電機(jī)、三相不可控整流橋、直流升壓電路、全橋逆變器構(gòu)成的并網(wǎng)主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了通過(guò)控制直流升壓電路的占空比，以使風(fēng)機(jī)獲得最大功率的跟蹤算法，同時(shí)增加速度估算控制方法，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 由直流升壓電路中儲(chǔ)能大電感的存在，迫使發(fā)電機(jī)的各相電流為梯形波，為了發(fā)電機(jī)輸出功率平穩(wěn)，減小系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)最好是梯形波。梯形波永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相電壓為梯形波，通過(guò)整流橋整流之后，獲得脈動(dòng)較小的整流直流電壓，特別適合于大電感濾波，同時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，系統(tǒng)振動(dòng)噪聲低。該電機(jī)可以和風(fēng)力機(jī)直接耦合，適用于大型低速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。三相不可控整流具有可靠性高，簡(jiǎn)化硬件電路；直流變換電路可將整流后的直流電壓提升到逆變器所需的幅值基本恒定的直流電壓，經(jīng)逆變器逆變后并網(wǎng)。最大功率跟蹤算法的提出能夠使風(fēng)電系統(tǒng)快速跟蹤風(fēng)速的變化，維持最佳葉尖速比，捕獲最大風(fēng)能。 本文還利用仿真軟件MATLAB/Simulink平臺(tái)搭建了仿真模塊并進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，對(duì)所設(shè)計(jì)的最大功率跟蹤算法進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，該算法具有較快的系統(tǒng)響應(yīng)，速度估算器也能較快的跟蹤變化的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文以負(fù)載周期性交化而轉(zhuǎn)速基本不變類負(fù)載的輕載調(diào)壓節(jié)能控制器為研究對(duì)象。研究了以異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓節(jié)能原理、控制策略、觸發(fā)脈沖的選擇、調(diào)壓過(guò)程振蕩現(xiàn)象的原因、解決方案、動(dòng)態(tài)仿真模型等關(guān)鍵技術(shù)。 本文研究成果主要包括以下幾個(gè)方面： 1.利用解析法分析了負(fù)載周期變化的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)壓節(jié)能原理,得到了異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓特性曲線,指出了幾種控制方法的本質(zhì)是一定負(fù)載范圍內(nèi)的恒轉(zhuǎn)差率控制。比較了負(fù)載轉(zhuǎn)矩對(duì)幾種控制方法的控制范圍、節(jié)能效果的影響并且通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。同時(shí)分析了風(fēng)機(jī)水泵的調(diào)壓特性,為異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制器的方案設(shè)計(jì)以及為分析實(shí)際控制中遇到的問(wèn)題打下理論基礎(chǔ)。 2.設(shè)計(jì)了晶閘管調(diào)壓的主電路、選擇晶閘管及其相應(yīng)的保護(hù)器件,通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真對(duì)比分析了雙窄脈沖和寬脈沖觸發(fā)板在電動(dòng)機(jī)周期變化負(fù)載調(diào)壓時(shí)的差別。設(shè)計(jì)了以ARM7/LPC2214為控制器的硬件電路原理圖、PCB、液晶顯示器、串口通信、節(jié)能控制等部分的軟硬件的調(diào)試,為實(shí)驗(yàn)和控制算法的實(shí)現(xiàn)作了鋪墊。 3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真,分析了以電源電壓為同步信號(hào)的三相晶閘管調(diào)壓過(guò)程產(chǎn)生電流振蕩的影響因素,即負(fù)載轉(zhuǎn)矩,移相觸發(fā)角的大小,電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,負(fù)載的性質(zhì)。說(shuō)明了電壓同步信號(hào)觸發(fā)方式的適用范圍,分析引起電流振蕩的本質(zhì),提出了以電流為同步信號(hào)的解決方案,為實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓節(jié)能的動(dòng)態(tài)控制算法掃清了障礙,提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。 4.建立了基于MATLAB/Simulink節(jié)能控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟蹤負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的端電壓,提高電機(jī)在空載和輕載時(shí)的效率和功率因數(shù),驗(yàn)證了理論分析的正確性。 5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)靜態(tài)地分析了調(diào)壓后電機(jī)的節(jié)能效果。
標(biāo)簽： 異步電動(dòng)機(jī) 調(diào)壓 節(jié)能控制
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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該文以籠型轉(zhuǎn)子型式的無(wú)刷雙饋電機(jī)為對(duì)象,對(duì)無(wú)刷雙饋電機(jī)的運(yùn)行原理、設(shè)計(jì)理論和控制方法等方面進(jìn)行了深入的研究,最后研究了智能控制在無(wú)刷雙饋電機(jī)上的應(yīng)用.主要包括以下幾方面: 1.介紹了無(wú)刷雙饋電機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展概況和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀. 2.研究了無(wú)刷雙饋電機(jī)的原型及發(fā)展,基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理.建立無(wú)刷雙饋電機(jī)的穩(wěn)態(tài)方程,推導(dǎo)出其功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式,探討了無(wú)刷雙饋電機(jī)的特性. 3.在運(yùn)行原理和特性分析的基礎(chǔ)上研究了無(wú)刷雙饋電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn),確立無(wú)刷雙饋電機(jī)的設(shè)計(jì)原則,編制無(wú)刷雙饋電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)程序,據(jù)此研制了無(wú)刷雙饋電機(jī)樣機(jī).并進(jìn)行了樣機(jī)試驗(yàn). 4.對(duì)無(wú)刷雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo),建立了無(wú)刷雙饋電機(jī)的網(wǎng)路模型、轉(zhuǎn)子速模型、同步速模型.構(gòu)建了無(wú)刷雙饋電機(jī)的Simulink仿真模型.并對(duì)其進(jìn)行仿真分析. 5.在比較無(wú)刷雙饋電機(jī)傳統(tǒng)控制策略后,提出適于無(wú)刷雙饋電機(jī)的智能控制方法.建立了功率因數(shù)模糊控制系統(tǒng).
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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該文主要研究超聲波電機(jī)的傳動(dòng)機(jī)理、數(shù)學(xué)模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和精密伺服系統(tǒng)的理論和實(shí)踐,為超聲波電機(jī)的進(jìn)一步研究和產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ).該文主要內(nèi)容和研究成果如下:系統(tǒng)地總結(jié)了國(guó)內(nèi)外超聲波電機(jī)的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和主要應(yīng)用,研究了超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理.研制了超聲波電機(jī)專用、高抗干擾能力,高可靠性、兩相正交、正弦超聲波驅(qū)動(dòng)電源,分別探討了使用串聯(lián)電感和并聯(lián)電感實(shí)施負(fù)載阻抗匹配時(shí),電機(jī)性能所受到的影響.研制了利用電機(jī)定子上壓電陶瓷的孤極反饋來(lái)進(jìn)行頻率調(diào)整的新型頻率跟蹤控制器,實(shí)現(xiàn)了超聲波電機(jī)速度的穩(wěn)定性控制. 實(shí)現(xiàn)了超聲波電機(jī)高精度位置檢測(cè),研制了基于DSP的超聲波電機(jī)精密伺服控制系統(tǒng),完成了采用驅(qū)動(dòng)頻率/相位的P、PI和自適應(yīng)控制方案進(jìn)行精密定位控制的理論探討和實(shí)驗(yàn)研究,井進(jìn)行了模糊控制的理論探討.在理論研究的基礎(chǔ)上,成功地研制了環(huán)形超聲波電機(jī)及其精密定位控制系統(tǒng).單元電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩1N. m,控制精度2.16′.
上傳時(shí)間： 2013-07-15
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作者在論文中系統(tǒng)地研究了目前新穎的電機(jī)伺服控制系統(tǒng)——永磁同步電動(dòng)機(jī)及其數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在理論分析的基礎(chǔ)上，探討了永磁電機(jī)的各種磁路結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)電抗及其它性能的影響，并分別討論了各種結(jié)構(gòu)在不同應(yīng)用場(chǎng)合的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選擇了表面凸出式磁路結(jié)構(gòu)，建立了手算電磁設(shè)計(jì)程序，進(jìn)行了多方案的優(yōu)選；探討了引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的原因和減小波動(dòng)的措施，采用了一系列諸如分?jǐn)?shù)槽、增大氣隙、斜槽、合適的繞組節(jié)距等措施，成功地減小了力矩波動(dòng)，改善了伺服電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)特性；在電磁設(shè)計(jì)手算的基礎(chǔ)上，首次采用優(yōu)秀的數(shù)學(xué)工具軟件Mathcad2001進(jìn)行了Windows平臺(tái)下的PMSM機(jī)輔設(shè)計(jì)程序的開發(fā)，增加了可視性，并大大簡(jiǎn)化了程序的開發(fā)，提高了設(shè)計(jì)效率，快速方便準(zhǔn)確地進(jìn)行了電機(jī)的電磁計(jì)算；應(yīng)用先進(jìn)的AutoCAD 2000繪圖軟件設(shè)計(jì)和繪制了全套電機(jī)結(jié)構(gòu)圖紙；參加了樣機(jī)的全部試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)定目標(biāo)，全面滿足了伺服系統(tǒng)用電機(jī)的高效率、高功率因數(shù)、小振動(dòng)、低噪音、低發(fā)熱、動(dòng)態(tài)性能良好等苛刻要求。 在伺服控制系統(tǒng)部分里，作者探討了永磁同步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向矢量控制理論，探討了快速電流跟蹤方法的實(shí)現(xiàn)；在永磁同步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了基于DSP的永磁同步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)的方案，使用了最新推出的電機(jī)專用DSP芯片TMS320LF2407、功率驅(qū)動(dòng)IR2130芯片、軸角／數(shù)字量轉(zhuǎn)換RDC-19222芯片及串行通信轉(zhuǎn)換MAX232芯片，在消化了這些芯片的大量手冊(cè)和開發(fā)工具的資料后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)，包括編寫和調(diào)試了部分DSP程序，設(shè)計(jì)和焊接了部分硬件電路板。這些預(yù)研工作為設(shè)計(jì)伺服控制系統(tǒng)數(shù)字化專用控制器打下了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 永磁同步電動(dòng)機(jī) 數(shù)字化 伺服控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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該文研究了一種新型電壓空間矢量控制兩相逆變器—異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng),該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于小功率、寬調(diào)速運(yùn)行的場(chǎng)合.該項(xiàng)研究完成兩相逆變器的設(shè)計(jì),并組成了試驗(yàn)用的兩相逆變器—異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng).系統(tǒng)是一個(gè)轉(zhuǎn)速開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng),由單片機(jī)機(jī)控制電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、逆變器主電路、保護(hù)電路組成.論文通過(guò)對(duì)電機(jī)基本方程進(jìn)行Kron變換和對(duì)稱分量變換,分別建立了系統(tǒng)完整的數(shù)學(xué)模型,編制了動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)仿真程序,并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行分析.相對(duì)于方波等其它供電方式的控制,采用電壓空間矢量技術(shù)在小功率兩相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制上的應(yīng)用可使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減少,效率提高,具有一定的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性.
標(biāo)簽： SVPWM 用單片機(jī) 異步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)體積小,功率密度高,控制性能好,效率很高,在工業(yè)、車輛、家電、計(jì)算機(jī)及軍事等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,尤其在電動(dòng)車應(yīng)用領(lǐng)域倍受青睞,是當(dāng)前電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)研發(fā)的熱點(diǎn).可以預(yù)見,隨著永磁材料和電力電子器件的價(jià)格的進(jìn)一步降低,以及無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用的不斷完善和提高,永磁無(wú)刷直流電機(jī)及其控制系統(tǒng)將在很多場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用前景.該文通過(guò)大量的文獻(xiàn)資料閱讀,在對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的發(fā)展和現(xiàn)狀有了一個(gè)整體了解的基礎(chǔ)上,針對(duì)復(fù)合式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁無(wú)刷直流電機(jī)研制了一套弱磁恒功率控制系統(tǒng),提出一種"雙模控制"的控制策略,成功的實(shí)現(xiàn)了基速以下恒轉(zhuǎn)矩控制,基速以上弱磁恒功率控制.該文的主要內(nèi)容包括:首先介紹了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀和基本原理,以及永磁無(wú)刷直流電機(jī)弱磁恒功率控制運(yùn)行機(jī)理和難點(diǎn);其次,對(duì)采用復(fù)合式永磁無(wú)刷直流電機(jī)本體的弱磁控制,詳述了其本體結(jié)構(gòu)和整套控制系統(tǒng),給出了硬件電路和軟件編程,提出了相關(guān)控制策略;最后,系統(tǒng)成功運(yùn)行,獲得了相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形,驗(yàn)證了控制策略和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性.
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流電機(jī) 恒功率 弱磁控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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傳統(tǒng)的直流電機(jī)一直在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于其本身固有的機(jī)械換向器和電刷導(dǎo)致電機(jī)容量有限、噪音大和可靠性不高，因而迫使人們探索低噪音、高效率并且大容量的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而成熟起來(lái)的直流無(wú)刷電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特點(diǎn)，從而使其極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機(jī)成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流。 模糊控制器具有魯棒性好、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。論文提出了基于轉(zhuǎn)速環(huán)模糊邏輯控制理論的直流無(wú)刷電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，保證了伺服控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動(dòng)態(tài)特性，因而滿足更多應(yīng)用場(chǎng)合的需要。 論文具體包括以下幾個(gè)部分工作： 首先，從電機(jī)本體和控制角度出發(fā)，闡述了直流無(wú)刷電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵性問(wèn)題：電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。詳細(xì)分析了電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的各種原因，特別是分析了相電流換向所產(chǎn)生的紋波轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。 其次，本文對(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軟件建立了三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)仿真模型。仿真模型采樣的是電機(jī)控制系統(tǒng)中常用的雙環(huán)系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)控制)。為了提高系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性，轉(zhuǎn)速外環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)器，電流內(nèi)環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)子位置通過(guò)直流無(wú)刷電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)檢測(cè)，仿真結(jié)果表明了該仿真模型控制系統(tǒng)與理論分析完全吻合，從而證明了模型的有效性。 然后，初步設(shè)計(jì)了伺服系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)圖。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為整個(gè)控制電路的核心芯片，一臺(tái)40w的直流無(wú)刷電機(jī)作為被控對(duì)象，完成了伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制。 最后，對(duì)未來(lái)的工作給予了展望，并對(duì)全文的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)。
標(biāo)簽： DSP 直流無(wú)刷電機(jī) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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動(dòng)力傳動(dòng)中的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)往往是通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在傳動(dòng)裝置的作用下實(shí)現(xiàn)的。因此，頻繁的高速和低速的傳遞運(yùn)動(dòng)裝置的較好選擇是直線開關(guān)磁阻電機(jī)(LSRM)。但是，這種電機(jī)很少得到運(yùn)用，這是因?yàn)長(zhǎng)SRM的數(shù)學(xué)模型很難準(zhǔn)確建立，它的固有的牽引力脈動(dòng)(類似于旋轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng))也很難克服，因而控制起來(lái)比較困難。隨著電力電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，直線開關(guān)磁阻電機(jī)以其簡(jiǎn)單結(jié)實(shí)的電機(jī)結(jié)構(gòu)、優(yōu)越的性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，近年來(lái)受到學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注，不少大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都開展了研究工作，取得了一定的成就。本文在“通過(guò)先進(jìn)的控制策略簡(jiǎn)化機(jī)械裝置”的指導(dǎo)思想下，結(jié)合目前國(guó)際學(xué)術(shù)界的最新研究成果，對(duì)直線開關(guān)磁阻電機(jī)的理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真進(jìn)行了一系列的研究。 本文從最基本的理論公式推導(dǎo)出直線開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體參數(shù)進(jìn)行電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了各參數(shù)的靜態(tài)特性，推導(dǎo)出動(dòng)態(tài)方程和傳遞函數(shù)，建立了非線性動(dòng)態(tài)模型，利用該模型進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析，給出仿真結(jié)果；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提出了一種簡(jiǎn)單可行的參數(shù)選擇方法。仿真結(jié)果表明，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能明顯提高。在分析常用功率變換器的基礎(chǔ)上，引進(jìn)軟開關(guān)技術(shù)，用來(lái)降低電機(jī)的損耗和脈動(dòng)。采用TMS320VC33進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，給出了與DSP相連接的相關(guān)檢測(cè)電路。 為了降低和消除開關(guān)磁阻電機(jī)的脈動(dòng)和噪聲，本文利用滑模變結(jié)構(gòu)控制具有快速響應(yīng)和對(duì)外部變化不靈敏等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了LSRM滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，其效果明顯。 本文研究的目的在于把直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)和開關(guān)磁阻電機(jī)的原理和控制方式結(jié)合起來(lái)，對(duì)直線開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行深入的分析，并在動(dòng)態(tài)特性上進(jìn)行較多的理論和仿真分析，在保持開關(guān)磁阻電機(jī)固有的優(yōu)點(diǎn)上，進(jìn)一步簡(jiǎn)化電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使之能在一些特殊場(chǎng)合使用，以提高整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。 研究結(jié)果表明，直線開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，控制策略相對(duì)成熟，因而直線開關(guān)磁阻電機(jī)的研究和推廣運(yùn)用是很有前途的。
標(biāo)簽： 直線 開關(guān)磁阻電機(jī) 控制
上傳時(shí)間： 2013-06-20
上傳用戶：lo25643
開關(guān)磁阻電機(jī)（SR電機(jī)）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（SRD）是一種先進(jìn)的機(jī)電一體化裝置，但是其較大的振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為主題展開理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動(dòng)是SR電機(jī)噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計(jì)算是研究SR電機(jī)振動(dòng)噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導(dǎo)出徑向力的解析表達(dá)式，定性分析了徑向力與電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理，推導(dǎo)出基于矢量磁勢(shì)的電磁力計(jì)算公式。該計(jì)算方法求解電磁力時(shí)只需進(jìn)行一次磁場(chǎng)計(jì)算，不但減小了計(jì)算量，同時(shí)計(jì)算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計(jì)算方法，求出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對(duì)在SRD性能仿真時(shí)，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時(shí)，而且對(duì)有限元計(jì)算數(shù)據(jù)量要求高的問(wèn)題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線性模型辨識(shí)能力，成功進(jìn)行了SR電機(jī)磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計(jì)算的模型訓(xùn)練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SR電機(jī)精確解析數(shù)學(xué)模型。因?yàn)镾R電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問(wèn)題與振動(dòng)噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動(dòng)幅值角度探討了SR電機(jī)主要尺寸的確定；接著從對(duì)稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機(jī)相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問(wèn)題。并對(duì)一些常用的降低電機(jī)機(jī)械噪聲的措施和方法進(jìn)行了綜述。系統(tǒng)振動(dòng)特性的研究對(duì)于減小振動(dòng)噪聲十分重要。本文從振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)，導(dǎo)出了從激振力到振動(dòng)加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動(dòng)解；然后利用機(jī)電類比法得出了SR電機(jī)定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動(dòng)振幅的解析解，定性分析了影響振動(dòng)振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過(guò)建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機(jī)三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過(guò)建立不同繞組裝配工藝下的SR電機(jī)三維有限元模型，分析得出了加強(qiáng)繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的模態(tài)分析結(jié)果和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)了模態(tài)分析的有效性。仿真是計(jì)算SRD系統(tǒng)性能和預(yù)估電機(jī)振動(dòng)的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對(duì)SRD系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動(dòng)態(tài)性能仿真以及負(fù)載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)SR電機(jī)的開關(guān)角進(jìn)行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場(chǎng)有限元計(jì)算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過(guò)非線性插值得到徑向力的波形，然后對(duì)徑向力波形進(jìn)行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機(jī)設(shè)計(jì)階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機(jī)定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機(jī)噪聲的首要條件。合適的控制策略對(duì)于SR電機(jī)減振降噪是必不可少的。本文理論推導(dǎo)出三步換相法的時(shí)間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻(xiàn)的結(jié)論在阻尼比較小時(shí)有更好的減振效果。針對(duì)SR電機(jī)運(yùn)行中可能出現(xiàn)多個(gè)模態(tài)振形被激發(fā)出來(lái)的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對(duì)三步換相法的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對(duì)兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時(shí)間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動(dòng)態(tài)仿真證明這些方案是切實(shí)有效的，達(dá)到了預(yù)期效果。最后在直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩?cái)夭ǘ际褂萌綋Q相法，和在相關(guān)斷時(shí)刻根據(jù)實(shí)際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機(jī)振動(dòng)噪聲，并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)方法，最終形成了一套完整的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。設(shè)計(jì)并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機(jī)控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對(duì)稱半橋功率電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實(shí)現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機(jī)振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略。本文最后對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，對(duì)比轉(zhuǎn)矩測(cè)量值與轉(zhuǎn)矩有限元計(jì)算值，驗(yàn)證了磁場(chǎng)有限元計(jì)算的有效性。然后對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了空載與負(fù)載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對(duì)比運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分證實(shí)了本文所提出的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制策略的有效性。本課題組承擔(dān)了國(guó)家十·五863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)：“EQ6110HEV混合動(dòng)力城市公交車用電機(jī)及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項(xiàng)目的資助下完成，并且本文關(guān)于電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機(jī)械降噪措施等的結(jié)論已在該項(xiàng)目的60kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上得到證實(shí)。
標(biāo)簽： 開關(guān)磁阻電機(jī) 減 降噪
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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