隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展及其在電子測控技術(shù)與儀器上的應(yīng)用，新的測控理論、方法、測控領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷的出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)沖破儀器的概念，電子測控儀器的功能和作用發(fā)生了質(zhì)的變化。在這種背景下，八十年代末美國成功開發(fā)了圖形化的計算機語言LabVIEW。 LabVIEW是美國NI公司實現(xiàn)虛擬儀器(VirtualInstrument-Ⅵ)技術(shù)的G語言。圖形化編程開發(fā)平臺的特點是基于通用計算機等標(biāo)準(zhǔn)軟硬件資源平臺，實現(xiàn)構(gòu)建靈活、層次體系明晰、功能強大且人機界面友好的測控系統(tǒng)，因此在國內(nèi)外許多測控應(yīng)用中被廣泛采用，但目前用LabVIEW實現(xiàn)的應(yīng)用大多是基于單機運行的LabVIEW虛擬儀器程序。 本論文介紹了小型電站中多個任務(wù)的實時測控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將人機交互、數(shù)據(jù)采集等任務(wù)和控制任務(wù)分別交由測試計算機和控制計算機完成。該測控系統(tǒng)計算機應(yīng)用軟件是在LabVIEW平臺上開發(fā)，實現(xiàn)了友好的人機交互，簡單直觀的現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控，安全可靠的故障處理措施等功能。這個實時系統(tǒng)對電機的多個開關(guān)量、模擬量、溫度信號、直流電動機和步進(jìn)電動機等進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)采集和控制。 本設(shè)計通過基于優(yōu)先級的設(shè)置和執(zhí)行系統(tǒng)的選擇，結(jié)合固定時間間隔調(diào)度和事件驅(qū)動機制，提出了基于LabVIEW平臺測控系統(tǒng)的兩級多任務(wù)調(diào)度策略。這些設(shè)計方案大大提高了測控系統(tǒng)的性能。按照軟件工程學(xué)的觀點對實時多任務(wù)測控系統(tǒng)進(jìn)行了方案設(shè)計；開發(fā)了操作簡單、界面友好、通用化程度高的測控系統(tǒng)。 本論文較全面系統(tǒng)深入地研究了LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)化功能。系統(tǒng)分析了LabVIEW的TCP/IP、DataSocket和RemotePanels三種網(wǎng)絡(luò)通信機制，詳細(xì)討論了每種機制的原理及功能特點，并設(shè)計了相應(yīng)的LabVIEW程序。實現(xiàn)了基于局域網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程控制。 此外，為了結(jié)果查詢和數(shù)據(jù)分析，本課題還設(shè)計了用LabVIEW開發(fā)的數(shù)據(jù)庫。
標(biāo)簽： LabVIEW 多任務(wù) 中的應(yīng)用
上傳時間： 2013-05-15
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電機是現(xiàn)代生產(chǎn)中的重要電氣設(shè)備，電機的故障會對生產(chǎn)造成重大影響，因此需要監(jiān)測電機的運行狀態(tài)。同時，不斷提高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求控制電機的噪聲。測試和分析電機的振動為電機的故障診斷和電機的噪聲控制提供了途徑，因此有必要建立一個電機振動測試分析系統(tǒng)。 過去20多年來，虛擬儀器技術(shù)取得了長足發(fā)展，在工程測試等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)儀器，虛擬儀器技術(shù)具有性能高，擴展性強等諸多優(yōu)勢。LabVIEW是虛擬儀器軟件開發(fā)平臺中最常用的一個。 本文在虛擬儀器的基礎(chǔ)上開發(fā)了電機振動測試分析系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 1．電機振動測試分析平臺的建立，以LabVIEW為軟件開發(fā)平臺，配合數(shù)據(jù)采集卡，加速度傳感器等硬件設(shè)備建立了電機振動信號采集與處理的虛擬儀器系統(tǒng)，完成振動信號的采集、顯示、處理、數(shù)據(jù)管理等一系列功能； 2．電機振動信號處理方法的研究，深入分析了傅里葉變換、時頻分析、小波分析等在電機振動信號處理中的優(yōu)缺點，著重研究了獨立分量分析等新技術(shù)在電機內(nèi)部振動信號處理上的應(yīng)用，針對電機振動的特性，給出了各種信號處理方法的參數(shù)優(yōu)化： 3．電機故障診斷的研究，針對電機故障特征量的提取和選擇提出了作者自己的見解，建立了基于振動的最小二乘支持向量機電機故障診斷，實例證明了支持向量機在電機故障診斷上的有效性； 4．針對電機故障診斷中故障樣本不易獲得的特點，提出了基于支持向量數(shù)據(jù)描述的多層分類器，是一種較有應(yīng)用價值的新方法。
上傳時間： 2013-06-24
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開發(fā)和研制無鐵心永磁電機是當(dāng)前電機領(lǐng)域的一項重要課題，無鐵心永磁電機可以解決傳統(tǒng)有鐵心電機存在的重量重、損耗高、振動噪聲大等問題。開發(fā)無鐵心永磁電機需要準(zhǔn)確計算電機的參數(shù)和性能，而實現(xiàn)這一任務(wù)的重要前提是獲得正確的磁場分布。無鐵心永磁電機氣隙外沒有鐵磁材料，其自身的結(jié)構(gòu)特點決定了無鐵心永磁電機的氣隙磁場屬于三維開域磁場，開域磁場工程問題的計算是近年來計算電磁學(xué)的研究熱點之一。 本文的研究內(nèi)容是國家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計劃項目“新型稀土永磁電機設(shè)計與集成技術(shù)”的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對無鐵心永磁電機的實際工程問題，計算方法的選擇力求既能保證一定的計算精度，又能節(jié)約計算機內(nèi)存和CPU時間。根據(jù)對各種開域電磁場計算方法的分析比較，本文將漸近邊界條件法和有限元法結(jié)合解決無鐵心永磁電機三維開域磁場計算問題。 本文主要由以下幾部分組成： 第一部分為無鐵心永磁電機三維開域磁場計算方法的研究。首先提出了基于標(biāo)量磁位的漸近邊界條件，建立了球形邊界的標(biāo)量磁位漸近邊界條件數(shù)學(xué)模型。為了盡可能減少節(jié)點的數(shù)量，結(jié)合無鐵心永磁電機的具體結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了適合于盒形截斷邊界和圓柱形截斷邊界上簡便易行的一階和二階標(biāo)量漸近邊界條件算子，該算子具有簡單、有限元實施容易的特點。其次研究并建立了標(biāo)量漸近邊界條件與有限元法結(jié)合的三維開域靜磁場的數(shù)學(xué)模型，并提出具體的實施方法，推導(dǎo)出相應(yīng)的離散方程。通過對具有解析解的長方永磁體三維開域磁場的實例計算，驗證了方法和所編程序的正確性，并將漸近邊界條件法與截斷法在計算精度和人工外邊界距離方面做了比較。結(jié)果表明：在相同人工外邊界情況下，漸近邊界條件與截斷邊界條件相比，計算精度明顯提高，二階漸近邊界條件明顯優(yōu)于一階漸近邊界條件。與截斷法相比，漸近邊界條件法更節(jié)約計算機內(nèi)存和CPU時間，比較好地處理了計算量與計算精度之間的矛盾。 第二部分針對Halbach陣列內(nèi)轉(zhuǎn)子無鐵心永磁電機三維開域磁場問題進(jìn)行深入研究。利用漸近邊界條件法，定量地計算了在定轉(zhuǎn)子均無鐵心的情況下電機內(nèi)部及周圍磁場的大小，總結(jié)出了Halbach陣列無鐵心永磁電機磁場的空間分布規(guī)律。 第三部分針對不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Halbach磁體陣列電機磁場問題進(jìn)行對比研究。通過大量的計算，探討了Halbach陣列永磁電機在轉(zhuǎn)子無鐵心情況下影響氣隙磁密的各種因素，分析了不同Halbach磁體軸向長度對端部漏磁的影響規(guī)律，給出了無鐵心永磁電機漏磁系數(shù)、電樞計算長度等主要設(shè)計參數(shù)隨電機結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律。 第四部分針對具有試驗數(shù)據(jù)的三種結(jié)構(gòu)的無鐵心永磁電機樣機進(jìn)行了計算和分析，計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)吻合，從而驗證了漸近邊界條件法處理三維開域磁場問題的有效性和實用性。
上傳時間： 2013-06-22
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本課題是國家自然科學(xué)基金重點資助項目“微型燃?xì)廨啓C一高速發(fā)電機分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究內(nèi)容。高速電機的體積小、功率密度大和效率高，正在成為電機領(lǐng)域的研究熱點之一。高速電機的主要特點有兩個：一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率，由此決定了不同于普通電機的高速電機特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對高速永磁電機的機械與電磁特性及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，主要包括以下內(nèi)容： 首先，進(jìn)行了高速永磁電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度分析。根據(jù)永磁體抗壓強度遠(yuǎn)大于抗拉強度的特點，提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強度合金鋼護(hù)套的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體與護(hù)套之間采用過盈配合，用護(hù)套對永磁體施加的靜態(tài)預(yù)壓力抵消高速旋轉(zhuǎn)離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使永磁體高速旋轉(zhuǎn)時仍承受一定的壓應(yīng)力，從而保證永磁轉(zhuǎn)子的安全運行。基于彈性力學(xué)厚壁筒理論與有限元接觸理論，建立了新型高速永磁轉(zhuǎn)子應(yīng)力計算模型，確定了護(hù)套和永磁體之間的過盈量，計算了永磁體和護(hù)套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強度計算方法已應(yīng)用于高速永磁電機的樣機設(shè)計。 其次，進(jìn)行了高速永磁轉(zhuǎn)子的剛度分析和磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計算。基于電磁場理論分析了磁力軸承支承的各向同性，利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計算了磁力軸承的線性支承剛度，在對高速電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化的基礎(chǔ)上建立了磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)方程，采用有限元法計算了高速永磁電機轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計算方法設(shè)計的1臺采用磁力軸承的高速電機，已成功實現(xiàn)60000r/min的運行。 再次，進(jìn)行了高速永磁電機的定子設(shè)計，提出了一種新型環(huán)形繞組結(jié)構(gòu)。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個槽中，而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個槽中，不但增加了定子表面的通風(fēng)散熱面積，使冷卻氣流直接冷卻定子繞組，更為重要的是，解決了傳統(tǒng)2極電機繞組端部軸向過長的難題，使轉(zhuǎn)子軸向長度大為縮短，從而增加了高速永磁電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后，采用場路耦合以及解析與實驗相結(jié)合的方法，分析計算了高速永磁電機的損耗和溫升，并對高速永磁發(fā)電機的電磁特性進(jìn)行了仿真。高速電機的優(yōu)點是體積小和功率密度大，然而隨之而來的缺點是單位體積的損耗大，以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準(zhǔn)確計算對高速電機的安全運行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計算高速電機的高頻鐵耗，對定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件，進(jìn)行了不同頻率和不同軋制方向的導(dǎo)磁性能和損耗系數(shù)測定。然后采用場路耦合的方法，分析計算了高速電機的定子鐵耗和銅耗、轉(zhuǎn)子護(hù)套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)磨損耗。在損耗分析的基礎(chǔ)上，計算了高速電機的溫升。最后，設(shè)計制造了一臺額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機試驗樣機，并進(jìn)行了初步的試驗研究。測量了電機在不同轉(zhuǎn)速下空載運行時的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動勢波形。通過與仿真結(jié)果的對比，部分驗證了高速永磁電機理論分析和設(shè)計方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出一種高速永磁電機的改進(jìn)設(shè)計方案，為進(jìn)一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
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(jìn)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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隨國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，用電量的日益增加，電網(wǎng)的經(jīng)濟運行已是一個不可忽視的問題。因此，如何降低網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)的輸電效率，保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行是電力系統(tǒng)面臨的實際問題，也是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一。 電力系統(tǒng)在運行過程中，由于感性負(fù)載的存在，使電網(wǎng)無功功率大量增加。另外，近些年來，國民經(jīng)濟各部門大力推廣使用各種新型的電力電子整流裝置，他們在減少能量耗損的同時，也帶來了功率因數(shù)下降、電壓波動、閃變、三相不平衡以及諧波干擾等問題。其最終結(jié)果都是使配電設(shè)備的使用效能得不到充分發(fā)揮，設(shè)備的附加功耗增加。因此，進(jìn)行有效的無功功率補償，提高功率因數(shù)是電網(wǎng)及電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要保證。毫無疑問，無功功率補償?shù)难芯縿菰诒匦小?我國與世界上發(fā)達(dá)國家相比，無論從電網(wǎng)功率因數(shù)還是補償深度來看，都有較大差距，因此在我國大力推廣無功補償技術(shù)尤為迫切。 對于實際應(yīng)用的MCR，要求能夠自動控制。本文采用以單片機為核心的控制器方案，包括檢測電路、控制電路、觸發(fā)電路、鍵盤顯示電路和通信電路等。檢測電路用于檢測變壓器二次側(cè)的電壓和電流并獲耿同步信號；控制電路根據(jù)相應(yīng)的控制策略，對檢測信號和給定輸入量進(jìn)行計算，給出控制信號；觸發(fā)電路根據(jù)控制信號輸出的控制信號產(chǎn)生相應(yīng)觸發(fā)角的晶閘管觸發(fā)脈沖；鍵盤可用來輸入各種控制指令，顯示電路可以直觀的輸出系統(tǒng)的各種狀態(tài)；通信電路提供與控制站的數(shù)據(jù)交換，以便實現(xiàn)電力系統(tǒng)的集中控制。 文中對補償器模型進(jìn)行了實驗驗證，實驗結(jié)果與文中分析一致，說明了本文補償理論的正確性和可行性。
標(biāo)簽： 電力系統(tǒng) 可控電抗器 無功功率
上傳時間： 2013-06-22
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微型燃微型燃?xì)廨啺l(fā)電機組由渦輪機、壓縮機、燃燒室、回?zé)崞鳌⑤S承、高速發(fā)電機、電力變換系統(tǒng)、噴油系統(tǒng)等部分組成。它是一種環(huán)保型發(fā)電裝置，它可用作常規(guī)機組或緊急備用電源，也可以用于分布式發(fā)電及冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)、汽車混合動力系統(tǒng)和微型燃機-燃料電池聯(lián)合系統(tǒng)等領(lǐng)域。因此，研究這種動力裝置具有很重要的實用意義。 本文在分析了微型燃?xì)廨啺l(fā)電機組及其控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計要求，機組控制系統(tǒng)應(yīng)能保證機組安全穩(wěn)定運行，保證機組在任何情況下，不發(fā)生超溫、超轉(zhuǎn)現(xiàn)象。同時應(yīng)考慮機組從點火、加速、直至額定運行過程中，使機組能夠充分預(yù)熱，以降低對機組的熱沖擊，提高機組壽命。機組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到95％額定轉(zhuǎn)速后投入按額定轉(zhuǎn)速控制的閉環(huán)控制，保證發(fā)電機輸出電壓和電力輸出單元穩(wěn)定工作。當(dāng)發(fā)生一般性故障(按給定列表)且為無人職守狀態(tài)時，機組控制系統(tǒng)應(yīng)正常停車：當(dāng)機組發(fā)生一般性故障且為有人職守時，機組控制系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出聲光報警。當(dāng)機組發(fā)生嚴(yán)重故障時機組控制系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出聲光報警并緊急停車。同時還應(yīng)考慮設(shè)置機組調(diào)試時所需的與其它通信的數(shù)據(jù)接口。提出了微型燃?xì)廨啺l(fā)電機組控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。 根據(jù)確定的方案和工程實際要求，完成了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件和軟件的設(shè)計。以西門子S7-300PLC及相關(guān)的開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊作為發(fā)電機組的中心控制單元。完成了各PLC模塊硬件連接電路的設(shè)計，以及系統(tǒng)供電電路的設(shè)計，并完成了微型燃機發(fā)電機組的起動控制、檢測報警及停車控制的軟件設(shè)計。編程采用梯形圖語言，使程序更具可讀性。 本文采用德國西門子S7-300PLC及配套的I/0卡件作為微型燃機控制系統(tǒng)的主控制器；選用沈陽工業(yè)大學(xué)研制的全自動浮動式充電器作為電機的啟動直流電源；采用啟停自鎖邏輯解決了在停車后徹底切斷電瓶負(fù)載的問題。
標(biāo)簽： PLC 發(fā)電機組 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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直流偏磁是變壓器的一種非正常工作狀態(tài)，是指在變壓器的勵磁電流中出現(xiàn)了直流分量。在直流輸電系統(tǒng)中，由于換流站的工作特性，有直流電流分量流過換流變壓器的繞組，產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象，這一現(xiàn)象將對換流變壓器的正常運行產(chǎn)生不利的影響，如勵磁電流發(fā)生畸變、變壓器鐵心損耗增加及鐵心高度飽和引起的漏磁通增加。因此，從電磁場的角度分析這一現(xiàn)象是必要的。 由于鐵磁材料的非線性，不能應(yīng)用疊加原理分析直流偏磁時的勵磁情況。為此，本文應(yīng)用了二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法，借助大型有限元分析軟件Ansoft，定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器空載運行狀態(tài)下的勵磁電流波形情況，結(jié)果表明，直流偏磁使鐵心中的磁通密度發(fā)生偏移，對應(yīng)的勵磁電流波形呈現(xiàn)正負(fù)半波極不對稱的形狀，并且直流偏磁量越大勵磁電流的畸變越嚴(yán)重。 在求出直流偏磁量與勵磁電流峰值關(guān)系的基礎(chǔ)上，應(yīng)用一種基于鐵心空載損耗數(shù)據(jù)的方法，定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器鐵心損耗情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁電流的增加，鐵心損耗也會隨之增加，這會導(dǎo)致鐵心溫升上升，嚴(yán)重時會導(dǎo)致鐵心局部過熱，影響變壓器的正常運行。 在漏磁場分析中，討論了變壓器漏磁場的類型和作用，經(jīng)過合理簡化，建立了換流變壓器二維漏磁場計算模型，應(yīng)用二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法，分析了不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器漏磁場分布情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁量的增加，不同位置處漏磁場分量的變化規(guī)律基本不變，但漏磁在增加，且不同位置漏磁分量增加的速率不同。
上傳時間： 2013-06-25
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在永磁無刷直流電機中，即使電樞繞組不通電，由于水磁體產(chǎn)生的磁場同定子鐵芯的齒槽相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即齒槽定位力矩。定位力矩使電機輸出轉(zhuǎn)矩波動，產(chǎn)生振動和噪聲。影響齒槽轉(zhuǎn)矩的因素很多，如齒槽的數(shù)量、齒槽形狀、斜槽角度、磁鋼的極弧系數(shù)以及輔助凹槽等等，因此，準(zhǔn)確計算定位力矩較為復(fù)雜。本文利用麥克斯韋張量法來分析定位力矩，為電機設(shè)計提供理論參考。文中闡述了齒槽力矩產(chǎn)生機理，綜述了抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，探討了抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的發(fā)展趨勢。 本文以永磁無刷直流電機為對象，利用Ansoft有限元仿真軟件，通過有限元分析對改變槽口寬度、定子斜槽、改變極弧系數(shù)和定子沖片增加輔助凹槽對定位力矩的影響進(jìn)行了研究。深入分析了沖片輔助凹槽對抑制永磁無刷直流電機定位力矩的作用，因為沖片面加輔助凹槽的方法，生產(chǎn)中便于加工，對電機性能影響很小。結(jié)果表明，同一沖片上在對稱位置上排布輔助凹槽能取得很好的效果，而以沖片中心線對稱地加兩個輔助凹槽時，輔助凹槽角度不同作用不同。對不同沖片，適合的輔助凹槽角度也是不同的。 最后對這幾種抑制定位力矩的方法進(jìn)行優(yōu)化組合，找出了一個最優(yōu)的抑制永磁無刷直流電機定位力矩的方案。
上傳時間： 2013-06-18
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隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計算機信息技術(shù)的發(fā)展，對于數(shù)字化焊機系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點，本文開展了對數(shù)字化IGBT逆變焊機控制系統(tǒng)的研究工作，設(shè)計了數(shù)字化逆變焊機的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機”的概念，分析了數(shù)字化焊機較傳統(tǒng)的焊機的優(yōu)勢，然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機的國內(nèi)外發(fā)展形勢，針對數(shù)字信號處理技術(shù)的特點，闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個數(shù)字化逆變焊機的設(shè)計思路和方案，簡要介紹了數(shù)字信號處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點，較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號。 逆變焊機的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(逆變頻率20KHz)，由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設(shè)計要點及元件的選型和參數(shù)的計算，并對所設(shè)計的主電路進(jìn)行了Matlab計算機仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計中，采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU，由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護(hù)模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對整個焊接電源進(jìn)行了實時的閉環(huán)控制與焊接過程的實時監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制，即：控制IGBT的導(dǎo)通時間來實現(xiàn)焊機輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計了專門的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動模塊M57959L，進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實時采樣，采用離散的PI控制算法計算后，輸出相應(yīng)的控制量來實時調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動脈沖的脈寬，進(jìn)而調(diào)制輸出電流，達(dá)到控制焊機輸出的目的。 經(jīng)過實驗，得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅(qū)動的實驗波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機的工作要求。 最后，在對本文做簡要總結(jié)的基礎(chǔ)上，對于本逆變焊機的進(jìn)一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-08-01
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