磁通反向電機(jī)(FRM)是一種新型的雙凸極永磁(DSPM)電機(jī),它把高磁能的永磁體放在定子極的表面,永磁體易于安裝.隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),FRM定子繞組所交鏈的永磁磁通改變極性,這意味著比磁通脈振產(chǎn)生更大的磁通變化.由于FRM的繞組利用率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小及適于高速運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域.本文將從模型建立、分析方法、性能分析等方面對(duì)該電機(jī)進(jìn)行深入研究.首先,為了解FRM基本理論和掌握其基本規(guī)律,寫出FRM的基本方程式;由于電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)以及飽和和非線性的影響,整個(gè)系統(tǒng)為一強(qiáng)非線性系統(tǒng).對(duì)該電機(jī)作適當(dāng)簡(jiǎn)化,建立其線性數(shù)學(xué)模型,這樣有利于對(duì)FRM的定性分析,弄清其內(nèi)部的基本電磁關(guān)系和基本特性.討論了繞組電感、繞組磁鏈、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及繞組電流、電磁轉(zhuǎn)矩等靜態(tài)特性,推導(dǎo)出FRM的功率密度計(jì)算公式.其次,為準(zhǔn)確計(jì)算FRM性能,要考慮磁路飽和、鐵磁材料的非線性以及永磁磁場(chǎng)與電樞反應(yīng)磁場(chǎng)之間的相互影響等因素,要建立FRM的非線性模型,提出用變網(wǎng)絡(luò)等效磁路法進(jìn)行分析.具體方法是建立FRM的非線性變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型,推導(dǎo)等效磁路中各部分磁導(dǎo)的計(jì)算公式,用節(jié)點(diǎn)磁位法建立相應(yīng)的方程,通過求解該非線性等效磁路方程,得到磁路各部分的磁通分布,進(jìn)一步求得靜態(tài)特性,計(jì)算出電磁參數(shù).然后用FRM樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證理論分析的正確性.樣機(jī)的理論分析結(jié)果同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較表明,本文所介紹的FRM變網(wǎng)絡(luò)等效磁路模型具有較好的精度及通用性,基于等效磁網(wǎng)絡(luò)模型的FRM電磁計(jì)算是可行的,計(jì)算結(jié)果是正確的.最后對(duì)磁通反向汽車發(fā)電機(jī)的功率密度進(jìn)行分析.導(dǎo)出了磁通反向汽車發(fā)電機(jī)功率密度的計(jì)算公式,分析了影響電機(jī)功率密度的因素,并與電勵(lì)磁汽車發(fā)電機(jī)進(jìn)行了比較.
標(biāo)簽： 磁通 反向電機(jī) 數(shù)學(xué)模型 性能分析
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本論文圍繞大容量汽輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運(yùn)行展開了研究工作。全文共分七章。第一章首先闡述了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的重要性和迫切性，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)方面的研究概況作了較為系統(tǒng)全面的綜述，并對(duì)本論文的研究?jī)?nèi)容作了簡(jiǎn)單介紹。第二章給出了低頻三維渦流電磁場(chǎng)的復(fù)邊值問題，并介紹了復(fù)矢量場(chǎng)的一些理論基礎(chǔ)。然后分別利用伴隨算子和伴隨場(chǎng)函數(shù)(廣義相互作用原理)、最小作用原理和拉格朗日乘子法(廣義變分原理)，建立了低頻三維渦流電磁場(chǎng)中非自伴算子問題的變分描述。上述三種方法所得的結(jié)果與Galerkin法的結(jié)果完全一致。第三章介紹了圓柱坐標(biāo)系下基于拱形體單元的三維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)有限元計(jì)算模型，并將變分法的結(jié)果與Galerkin法的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。第四章建立了汽輪發(fā)電機(jī)端部三維行波渦流電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，在渦流控制方程中引入了罰函數(shù)項(xiàng)以使庫(kù)倫規(guī)范自動(dòng)滿足，并應(yīng)用廣義相互作用原理導(dǎo)出了對(duì)應(yīng)的泛函變分及其有限元計(jì)算格式。然后對(duì)多臺(tái)大容量汽輪發(fā)電機(jī)端部的渦流電磁場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，并分析了罰函數(shù)項(xiàng)對(duì)數(shù)值解穩(wěn)定性的影響以及影響端部電磁場(chǎng)的各種因素。第五章建立了大型汽輪發(fā)電機(jī)端部三維溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算模型，并應(yīng)用傳熱學(xué)理論研究了散熱系數(shù)、等效熱傳導(dǎo)系數(shù)等問題。然后求解了QFSS-300-2型汽輪發(fā)電機(jī)端部大壓圈上的三維溫度場(chǎng)分布，并與兩臺(tái)機(jī)組多種工況下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。第六章介紹了二維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的邊值問題及其等價(jià)變分，導(dǎo)出了其有限元計(jì)算格式。然后求解了QFQS-200-2型汽輪發(fā)電機(jī)端部壓圈上的溫度分布，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。第七章首先定性研究了汽輪發(fā)電機(jī)從遲相運(yùn)行到進(jìn)相運(yùn)行過程中不同區(qū)域上磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律。然后介紹了發(fā)電機(jī)變參數(shù)數(shù)學(xué)模型，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及最小二乘回歸分析計(jì)算了發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的相關(guān)電氣參數(shù)，并分析了發(fā)電機(jī)各物理量之間的相互關(guān)系。隨后分析了不同工況下發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)件上的渦流損耗及溫升的變化趨勢(shì)。最后，利用發(fā)電機(jī)變參數(shù)模型給出了發(fā)電機(jī)的飽和功角特性、靜穩(wěn)極限以及運(yùn)行極限圖。
標(biāo)簽： 大型 分 汽輪發(fā)電機(jī) 物理
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單相交流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速高、體積小等一系列的特點(diǎn)，在電動(dòng)工具、家用電器，尤其是小家電和吸塵器上獲得了十分廣泛的應(yīng)用。論文對(duì)單相交流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和振動(dòng)特性進(jìn)行研究。 在第二章，通過討論電機(jī)的發(fā)熱理論及其影響因素，結(jié)合實(shí)際建立了數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)得出一個(gè)工程上比較實(shí)用的公式，用來(lái)計(jì)算馬達(dá)堵轉(zhuǎn)時(shí)的溫升，還編寫了一個(gè)電腦程序來(lái)仿真計(jì)算馬達(dá)堵轉(zhuǎn)時(shí)的溫升。 在第三章，討論了電機(jī)轉(zhuǎn)子和支撐組成的振動(dòng)系統(tǒng)在多自由度和各種情況下的振動(dòng)。應(yīng)用杜哈梅積分式和傅立葉分析法將機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾聯(lián)系起來(lái)，將機(jī)械振動(dòng)問題轉(zhuǎn)化為二階電路的問題來(lái)進(jìn)行處理。并且提出觀點(diǎn)：1.先測(cè)量出機(jī)械振動(dòng)的頻譜圖或電磁噪音的Db-Freq頻譜圖，再用反傅立葉分解的方法將它們合成，得到周期性的激勵(lì)的形狀。2.由激勵(lì)(力信號(hào)或電信號(hào))所產(chǎn)生的波在弦內(nèi)進(jìn)行傳播，信號(hào)經(jīng)過衰減，輻射，在邊界處反射，然后跟下一列波迭加，直到成為穩(wěn)定的干擾信號(hào)。 在第四章，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試，并和電腦仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明二者的偏差在2.5％以內(nèi)。
標(biāo)簽： 單相交流 分 電動(dòng)機(jī) 溫升計(jì)算
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橫向磁通電機(jī)是近些年來(lái)出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)的電機(jī)，由于其轉(zhuǎn)矩密度和功率密度大的優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛的關(guān)注，但我國(guó)對(duì)該種電機(jī)的研究尚處于起步階段。 本課題是國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目——“新型稀土永磁電機(jī)設(shè)計(jì)與集成技術(shù)(課題編號(hào)：2002AA324020)”中有關(guān)橫向磁通永磁同步電動(dòng)機(jī)的部分。本課題的目標(biāo)就是要充分發(fā)揮橫向磁通電機(jī)功率密度和轉(zhuǎn)矩密度大的優(yōu)點(diǎn)，克服其功率因數(shù)低的缺點(diǎn)，對(duì)橫向磁通永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算、分析，找出功率因數(shù)偏低的原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法和建議。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行樣機(jī)的研制，對(duì)理論成果進(jìn)行驗(yàn)證，并力爭(zhēng)樣機(jī)在性能和工藝指標(biāo)上有所突破，部分指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。 本文介紹了橫向磁通永磁電機(jī)的特點(diǎn)及運(yùn)行原理，并按照不同的分類方式介紹了橫向磁通電機(jī)的各種結(jié)構(gòu)。三維磁場(chǎng)的有限元計(jì)算十分復(fù)雜、計(jì)算量大，因此傳統(tǒng)電機(jī)均采用簡(jiǎn)化的二維磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。但是橫向磁通電機(jī)由于結(jié)構(gòu)特殊，無(wú)法采用簡(jiǎn)化的二維磁場(chǎng)的計(jì)算方法進(jìn)行分析。因此本文利用ANSYS軟件建立了樣機(jī)模型，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了三維電磁場(chǎng)分析。在電磁場(chǎng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了電機(jī)空載反電勢(shì)，空載漏磁系數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩等相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，討論了橫向磁通永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)變化對(duì)參數(shù)的影響。本文特別針對(duì)橫向磁通永磁電機(jī)功率因數(shù)較低這一問題進(jìn)行了分析，找出了功率因數(shù)偏低的原因，提出了相應(yīng)的改善方法和建議，對(duì)橫向磁通電機(jī)的理論研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用分析方法進(jìn)行了探討。本文利用電磁場(chǎng)計(jì)算的結(jié)果，完成了電機(jī)運(yùn)行特性仿真，克服了采用傳統(tǒng)磁路等效的方法帶來(lái)的誤差。最后，通過與樣機(jī)測(cè)試結(jié)果的對(duì)照研究，驗(yàn)證和完善分析方法，并為進(jìn)一步獲得性能更加優(yōu)異的樣機(jī)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 磁通 永磁同步電動(dòng)機(jī) 性能分析 磁場(chǎng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電動(dòng)機(jī),傳統(tǒng)的理論分析及設(shè)計(jì)方法已比較成熟,它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用,在很大程度上有賴于對(duì)控制策略的研究.該文提出了一套基于DSP的全數(shù)字無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙模控制系統(tǒng),將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別引入到無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制中來(lái).充分利用模糊控制對(duì)參數(shù)變化不敏感,能夠提高系統(tǒng)的快速性的特點(diǎn),構(gòu)造適用于調(diào)節(jié)較大速度偏差的模糊調(diào)節(jié)器,加快系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度;由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既具有非線性映射的能力,可逼近任何線性和非線性模型,又具有自學(xué)習(xí)、自收斂性,對(duì)被控對(duì)象無(wú)須精確建模,對(duì)參數(shù)變化有較強(qiáng)的魯棒性的特點(diǎn),構(gòu)造三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器,來(lái)實(shí)現(xiàn)消除穩(wěn)態(tài)偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據(jù),實(shí)現(xiàn)模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種控制模式的切換,使系統(tǒng)在不同速度偏差段快速調(diào)整、平滑運(yùn)行.此外充分利用系統(tǒng)硬件構(gòu)成的特點(diǎn),采用適當(dāng)?shù)腜WM輸出切換策略,最大限度的抑制逆變橋換相死區(qū);通過換相瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩公式推導(dǎo)和分析,得出在換相過程中保持導(dǎo)通相功率器件為恒通,即令PWM輸出占空比D=1,來(lái)抑制定子電感對(duì)換相電流影響的控制策略.上述抑制換相死區(qū)和采用恒通電壓的控制方法,減小了換相引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng),使系統(tǒng)電流保持平滑、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大幅度減小、系統(tǒng)響應(yīng)更快、并具有較強(qiáng)的魯棒性和實(shí)時(shí)性.在這種設(shè)計(jì)下,系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)更精確的定位和更準(zhǔn)確的速度調(diào)節(jié),而且可以使無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作在低速、大轉(zhuǎn)矩、頻繁起動(dòng)的狀態(tài)下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統(tǒng)的參數(shù)自調(diào)整模糊控制算法,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法以及PWM輸出,轉(zhuǎn)子位置、速度、相電流檢測(cè)計(jì)算等功能模塊編程存儲(chǔ)于DSP的E2PROM,實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的全數(shù)字實(shí)時(shí)控制,并得到了良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的結(jié)果.
標(biāo)簽： DSP 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 雙模控制 轉(zhuǎn)矩
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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盤式永磁同步電動(dòng)機(jī)屬于軸向磁場(chǎng)電機(jī)，目前，該類電機(jī)在國(guó)外已經(jīng)得到了迅速發(fā)展，作為一種現(xiàn)代高性能伺服電機(jī)和大力矩直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)己廣泛應(yīng)用于機(jī)器人等機(jī)電一體化產(chǎn)品中。由于該類電機(jī)具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)子無(wú)損耗、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、轉(zhuǎn)矩/重量比大、低速運(yùn)行平穩(wěn)、可以制成多氣隙組合式結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩等特點(diǎn)，其在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電動(dòng)車、電梯、家用電器等場(chǎng)合具有廣闊的應(yīng)用前景，是一種理想的驅(qū)動(dòng)裝置。 本課題作為國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目《新型稀土永磁電機(jī)設(shè)計(jì)及集成技術(shù)》2002AA324020中的一部分，該項(xiàng)目的主要工作是進(jìn)行新型結(jié)構(gòu)釹鐵硼永磁電機(jī)——盤式無(wú)鐵心永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與集成技術(shù)研究，開發(fā)出一種新型釹鐵硼永磁電機(jī)，解決相應(yīng)的整機(jī)設(shè)計(jì)和集成技術(shù)問題。本文中提出的基于Halbach陣列的盤式無(wú)鐵心永磁同步電動(dòng)機(jī)是在盤式永磁同步電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，將無(wú)鐵心結(jié)構(gòu)和Halbach型永磁體陣列應(yīng)用到其中，從而使得電機(jī)的質(zhì)量大為減輕，功率密度提高，振動(dòng)噪聲降低，效率提高。 基于Halbach陣列的盤式無(wú)鐵心永磁同步電動(dòng)機(jī)其磁路結(jié)構(gòu)和電磁負(fù)荷分布與傳統(tǒng)電機(jī)完全不同，常規(guī)電機(jī)的某些設(shè)計(jì)規(guī)則不能直接應(yīng)用到該結(jié)構(gòu)電機(jī)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，本文主要針對(duì)這種結(jié)構(gòu)的電機(jī)進(jìn)行了分析與計(jì)算。分析了不同結(jié)構(gòu)Halbach陣列下的氣隙磁場(chǎng)，以及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，給出了初步的樣機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并對(duì)樣機(jī)的加工工藝進(jìn)行了探討，在總結(jié)、借鑒相關(guān)電機(jī)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)盤式無(wú)鐵心永磁同步電動(dòng)機(jī)自身的特點(diǎn)，編制了一套電磁計(jì)算程序，該程序還有待通過大量樣機(jī)的試驗(yàn)，來(lái)總結(jié)和完善。 我國(guó)稀土資源豐富，然而，由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的問題，國(guó)產(chǎn)永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)至今未能大量應(yīng)用。與此同時(shí)，高性能的永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)及系統(tǒng)大量依靠進(jìn)口，我國(guó)每年進(jìn)口的工程裝備當(dāng)中，僅數(shù)控機(jī)床因國(guó)產(chǎn)電機(jī)和系統(tǒng)不能滿足要求而每年需要進(jìn)口的就達(dá)22億美元以上。本項(xiàng)目的完成將改變這類產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口的局面，充分發(fā)揮我國(guó)稀土資源豐富的優(yōu)勢(shì)，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是十分巨大的。
標(biāo)簽： HALBACH 陣列 永磁同步電動(dòng)機(jī) 分
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永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機(jī)。永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是以永磁同步電機(jī)為控制對(duì)象，采用變壓變頻技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，轉(zhuǎn)子無(wú)阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術(shù)開環(huán)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機(jī)效率有所下降，轉(zhuǎn)子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機(jī)安全運(yùn)行，有時(shí)甚至還會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎(chǔ)之上的，因此如何獲取轉(zhuǎn)子位置和速度信號(hào)是整個(gè)系統(tǒng)中相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)前，在大多數(shù)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉(zhuǎn)子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場(chǎng)合，無(wú)傳感器控制將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。它通過測(cè)量電動(dòng)機(jī)的電流、電壓等可測(cè)量的物理量，通過特定的觀測(cè)器策略估算轉(zhuǎn)子位置，提取永磁轉(zhuǎn)子的位置和速度信息，完成閉環(huán)控制。本文以無(wú)位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對(duì)象，介紹了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)地闡述了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的理論基礎(chǔ)及其波形的產(chǎn)生機(jī)制，并對(duì)閉環(huán)控制策略進(jìn)行了研究。鑒于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設(shè)資源，使用該芯片設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的試驗(yàn)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機(jī)的仿真數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的工作原理，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理，對(duì)永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角θe和轉(zhuǎn)速ωe進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)垂直并保持與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)調(diào)速運(yùn)行。理論分析和仿真結(jié)果表明，所提出的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器控制方法具有較強(qiáng)的魯棒性和令人滿意的性能。
標(biāo)簽： 滑模觀測(cè)器 永磁同步電機(jī) 無(wú)位置傳感器 控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無(wú)刷直流電機(jī)具有輸出轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速性能好、運(yùn)行可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景，其傳統(tǒng)的理論分析及設(shè)計(jì)方法已經(jīng)比較成熟。它的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，在很大程度上有賴于對(duì)其控制策略的研究。本文主要研究了無(wú)刷直流電機(jī)的速度控制問題。 無(wú)刷直流電機(jī)是一種多變量和非線性的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法很難滿足對(duì)它的精確控制。近代模糊控制理論在無(wú)刷直流電機(jī)的控制中得到了廣泛的應(yīng)用，提高了控制系統(tǒng)的性能。但是，在模糊控制器控制規(guī)則優(yōu)化和參數(shù)在線調(diào)整方面還存在著許多不足。針對(duì)這些問題，本文提出了一種使用遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器，并且應(yīng)用到無(wú)刷直流電機(jī)的控制中。系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)采用電流負(fù)反饋對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié)；外環(huán)應(yīng)用模糊控制器進(jìn)行速度控制，通過遺傳算法離線優(yōu)化模糊控制規(guī)則和在線調(diào)節(jié)模糊控制器的參數(shù)以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。同時(shí)本文使用Matlab和電機(jī)仿真軟件VisSim對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的速度控制進(jìn)行了軟件仿真。 數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)是一種高速的信號(hào)處理芯片，近幾年在電機(jī)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文以TI公司的TMS320LF2407控制器為基礎(chǔ)，介紹了DSP在無(wú)刷直流電機(jī)控制中常用的應(yīng)用技術(shù)。同時(shí)為了降低系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提高控制系統(tǒng)的可靠性以及軟件開發(fā)的快速性，本文將嵌入式操作系統(tǒng)移植到DSP中，并在該操作平臺(tái)上開發(fā)出高效的控制算法。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)模型的不確定性和負(fù)載變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性，而且控制系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 模糊遺傳算法 無(wú)刷直流電機(jī) 速度控制
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的電機(jī)，其傳統(tǒng)的理論分析與設(shè)計(jì)方法已比較成熟。它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在很大程度上有賴于對(duì)控制策略的研究。實(shí)踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)沒有阻尼繞組的永磁同步電動(dòng)機(jī)開環(huán)運(yùn)行時(shí)，有時(shí)電機(jī)的運(yùn)行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會(huì)變得不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失步。本文研究了無(wú)位置傳感器的永磁同步電機(jī)的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應(yīng)用于永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的方法。對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和卡爾曼濾波原理作了詳細(xì)的分析，在dq轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系中應(yīng)用推廣卡爾曼濾波算法，對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估計(jì)。所選取的濾波算法只需測(cè)量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機(jī)、可靠性高和經(jīng)濟(jì)耐用的優(yōu)點(diǎn)。利用在線估計(jì)出的轉(zhuǎn)速和電流實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機(jī)矢量控制。同時(shí)還提出了基于磁飽和原理的永磁轉(zhuǎn)子初始位置的檢測(cè)方法。針對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調(diào)制方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關(guān)頻率和不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下，明顯提高電機(jī)的調(diào)速性能。 在Matlab6.5環(huán)境下進(jìn)行的系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提出的位置估計(jì)算法和控制方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)角跟蹤特性和速度控制性能，同時(shí)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)性能和較好的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文的方法達(dá)到了預(yù)期的效果。
標(biāo)簽： 卡爾曼濾波 永磁同步電機(jī) 無(wú)位置傳感器 控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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盤式永磁同步電動(dòng)機(jī)是一種性能優(yōu)越、但結(jié)構(gòu)特殊的電動(dòng)機(jī)。作為一種理想的驅(qū)動(dòng)裝置，其應(yīng)用范圍遍及航天、國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉(zhuǎn)子、單定子結(jié)構(gòu)盤式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)，進(jìn)一步減輕了電機(jī)的質(zhì)量并消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。 對(duì)電機(jī)的設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)都離不開電機(jī)電磁場(chǎng)的計(jì)算。不同于傳統(tǒng)的圓柱式徑向磁通電機(jī)，盤式無(wú)鐵心電機(jī)是軸向磁通電機(jī)，外加其無(wú)鐵心的結(jié)構(gòu)，決定了該電機(jī)的磁場(chǎng)呈三維、開域分布。對(duì)它的電磁場(chǎng)分析，不能采用對(duì)待徑向磁通電機(jī)的化為二維磁場(chǎng)的分析方法。 本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容分為兩部分：(1)在盤式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)上，建立其磁場(chǎng)三維模型，由三維有限元法計(jì)算三維電磁場(chǎng)，分析計(jì)算結(jié)果，并總結(jié)出盤式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)分布規(guī)律。 (2)在磁場(chǎng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，將Halbach型永磁體陣列的理論應(yīng)用到磁鋼設(shè)計(jì)中來(lái)，提出磁鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，研究出適合于盤式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)的磁鋼結(jié)構(gòu)，以獲得理想的磁場(chǎng)波形和磁密值。 本文首先從磁路計(jì)算的方法入手，通過磁路計(jì)算分析出盤式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)分布特點(diǎn)。其后直接運(yùn)用三維有限元法求解該電機(jī)的電磁場(chǎng)，分析計(jì)算結(jié)果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場(chǎng)分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結(jié)構(gòu)、不等厚軸向充磁磁鋼結(jié)構(gòu)并將Halbach陣列的理論應(yīng)用到盤式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)的磁剛結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡(jiǎn)化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結(jié)合，提出了最經(jīng)濟(jì)、有效的改進(jìn)型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)各種磁鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行結(jié)果仿真。
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 磁場(chǎng)分析 磁鋼
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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