本文對永磁無刷直流電機(jī)恒功率弱磁研究進(jìn)行了較為全面的從仿真到實(shí)驗(yàn)、從理論到實(shí)踐的深入研究,同時(shí)對傳統(tǒng)面貼式永磁無刷直流電機(jī)和復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流電機(jī)進(jìn)行了詳盡地理論分析,系統(tǒng)地提出了關(guān)于復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁無刷直流電機(jī)一套較為完善的理論.本文首先從BLDCM的導(dǎo)通規(guī)律和繞組結(jié)構(gòu)入手,真實(shí)模擬了傳統(tǒng)面貼式永磁無刷直流電機(jī)弱磁調(diào)速的物理過程,并獲得其在恒轉(zhuǎn)矩和恒功率模式下的解析表達(dá)式.從而直觀的反映了BLDCM的弱磁機(jī)理,獲得了影響其恒功率速度范圍的關(guān)鍵參數(shù).借鑒復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在永磁同步電機(jī)恒功率弱磁中的成功運(yùn)用,將這種結(jié)構(gòu)引入永磁無刷直流電機(jī)中,并完成了兩臺不同磁阻形式和功率、電壓等級的原型樣機(jī)的研制.針對原有d、q軸法的局限性,提出了真實(shí)模擬永磁無刷直流電機(jī)導(dǎo)電方式的場路結(jié)合法實(shí)現(xiàn)對永磁無刷直流電機(jī)的弱磁分析.在場路結(jié)合法分析的基礎(chǔ)上,提出了磁阻段提高恒功率速度范圍的真實(shí)原因,并進(jìn)一步提出了采用永磁段、磁阻段雙d軸錯(cuò)角以擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍的新思想,并在實(shí)踐中驗(yàn)證了這種雙軸空間錯(cuò)角技術(shù)的有效性.從而為復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)運(yùn)行性能優(yōu)化提供了新的可供選擇的調(diào)節(jié)手段.
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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開關(guān)磁阻電機(jī)（SR電機(jī)）驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是一種先進(jìn)的機(jī)電一體化裝置，但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應(yīng)用。本文以減小SR電機(jī)振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動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)，而且對有限元計(jì)算數(shù)據(jù)量要求高的問題，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)形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機(jī)主要尺寸的確定；接著從對稱性、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)的選擇問題。并對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)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運(yùn)動方程出發(fā)，導(dǎo)出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解；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振幅的解析解，定性分析了影響振動振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過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)振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對SRD系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(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SR電機(jī)的開關(guān)角進(jìn)行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計(jì)算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對徑向力波形進(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)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時(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噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。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)振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實(shí)驗(yàn)，對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計(jì)算值，驗(yàn)證了磁場有限元計(jì)算的有效性。然后對實(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比運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，對比各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分證實(shí)了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔(dān)了國家十·五863計(jì)劃電動汽車重大專項(xiàng)：“EQ6110HEV混合動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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以“混合式步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”和“電動座椅控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”作為實(shí)際應(yīng)用背景，分析了兩種不同種類電動機(jī)的原理特性和控制方法，闡述了這兩個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)過程，研究了單片機(jī)在這兩個(gè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，進(jìn)一步挖掘了單片機(jī)在電機(jī)運(yùn)動控制領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力。 文中分兩個(gè)部分分別對這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。在混合式步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)部分，介紹了步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行特性和控制方法，建立了仿真模型并對步進(jìn)電動機(jī)各主要的運(yùn)行特性進(jìn)行了仿真研究，著重?cái)⑹隽瞬竭M(jìn)電動機(jī)多步距角控制、斬波恒流控制和升降頻控制等控制功能，以及上位機(jī)控制軟件的實(shí)現(xiàn)過程。電動座椅控制系統(tǒng)部分，首先闡述了無刷直流電動機(jī)的運(yùn)行特性，建立了仿真模型并對先進(jìn)PID控制方法在無刷直流電動機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行了仿真研究，著重闡述了位置記憶功能的實(shí)現(xiàn)過程。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)合理可行，圓滿的完成了既定的開發(fā)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了所有的預(yù)定功能，且運(yùn)行性能良好。混合式步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)可以通過上位機(jī)和控制面板分別控制，可以驅(qū)動不同種類的步進(jìn)電動機(jī)且具備多種控制功能。電動座椅控制系統(tǒng)將無刷直流電動機(jī)應(yīng)用到了電動座椅領(lǐng)域，且實(shí)現(xiàn)了電動座椅的智能化。這些也正是本文的創(chuàng)新之處。另外，結(jié)構(gòu)化的硬件設(shè)計(jì)方法及模塊化的軟件設(shè)計(jì)法使得系統(tǒng)具有較好的通用性和可擴(kuò)展性。
標(biāo)簽： 單片機(jī) 電機(jī) 運(yùn)動控制
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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感應(yīng)電機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)是一種性能優(yōu)越的電力拖動控制系統(tǒng)，它不僅降低了功率變換器的額定功率，而且能夠通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電壓的幅值、相位和頻率來實(shí)現(xiàn)電機(jī)定子側(cè)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)。由于系統(tǒng)控制方法的靈活性和多樣性，使得雙饋電機(jī)在工業(yè)傳動領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電以及抽水蓄能電站中擁有廣闊的應(yīng)用前景。 本文主要對雙饋電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)研究。首先，比較雙饋調(diào)速系統(tǒng)和傳統(tǒng)的異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的異同點(diǎn)，闡述了雙饋電機(jī)的工作原理，各種不同的磁場定向控制方式，并分析了它的穩(wěn)態(tài)特性；接著，利用雙饋調(diào)速系統(tǒng)控制方法靈活多樣的特點(diǎn)，構(gòu)建了一套交直交變換器勵(lì)磁的矢量調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)模型建立在以轉(zhuǎn)子磁鏈定向了同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸系中，可以實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速與無功功率的解耦控制，同時(shí)，控制交直交變換器能量的雙向流動，雙饋電機(jī)可以在超同步、亞同步方式下運(yùn)行，通過計(jì)算機(jī)仿真，驗(yàn)證了這種控制方式的可行性和正確性；隨后，闡述了雙饋電機(jī)的功角特性，通過功角特性分析了電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性，并建立了雙饋電機(jī)的開環(huán)電壓控制、開環(huán)電流控制以及矢量控制的小信號模型，對上述幾種控制方式下的雙饋電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行了深入研究；最后，綜合上述討論結(jié)果，設(shè)計(jì)了雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)硬件部分，并給出了部分軟件設(shè)計(jì)流程。
標(biāo)簽： 感應(yīng)電機(jī) 雙饋 仿真
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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本文利用Maxwell 3D軟件對交流接觸器的電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)、動態(tài)特性進(jìn)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(jī)構(gòu)為例，對不同激勵(lì)下交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性進(jìn)行分析；編寫電磁機(jī)構(gòu)動態(tài)仿真程序，對其進(jìn)行動態(tài)仿真，并進(jìn)一步分析其動態(tài)特性；同時(shí)對電磁機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)對交流接觸器特性的影響進(jìn)行了分析。主要為以下幾個(gè)方面: 首先，利用Maxwell 3D軟件建立交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)的三維有限元模型，對模型進(jìn)行有限元分析，計(jì)算不同電流和氣隙下的靜態(tài)吸力，仿真電磁機(jī)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(jī)構(gòu)運(yùn)動過程。 再次，對交流接觸器電磁機(jī)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行了具體分析。同時(shí)，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(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)對交流接觸器電磁機(jī)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(qiáng)大的電磁場有限元分析功能進(jìn)行電磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)及動態(tài)特性的分析與仿真，模擬真實(shí)的工作環(huán)境，可以在樣機(jī)制作前，精確掌握電器產(chǎn)品的性能，減少樣機(jī)制作，降低試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能指標(biāo)，具有實(shí)際意義。
標(biāo)簽： 交流接觸器 電磁 機(jī)構(gòu)
上傳時(shí)間： 2013-07-15
上傳用戶：電子世界
論文分析了混合式步進(jìn)電動機(jī)的工作原理和運(yùn)行特性。采用簡化的磁網(wǎng)絡(luò)模型，推導(dǎo)了建立二相混合式步進(jìn)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的關(guān)系式。并對步進(jìn)電機(jī)的多種驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，著重分析和論述了正弦脈寬調(diào)制細(xì)分驅(qū)動技術(shù)。文中對整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件電路設(shè)計(jì)及驅(qū)動軟件編程進(jìn)行了研究和實(shí)現(xiàn)，并給出了系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 步進(jìn)電機(jī)的使用離不開步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，驅(qū)動器的優(yōu)劣影響著步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能。傳統(tǒng)的驅(qū)動方式側(cè)重于使步進(jìn)電機(jī)繞組電流以盡可能短的時(shí)間上升到額定值，以提高電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩，一般步距角較大，且造成低速運(yùn)行時(shí)的振動和噪聲加大。針對此問題，開發(fā)出一種新型的基于單片機(jī)的多細(xì)分二相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。該驅(qū)動器以二相混合式步進(jìn)電動機(jī)的靜態(tài)和動態(tài)運(yùn)行特性為出發(fā)點(diǎn)，主要分為數(shù)字控制部分、GAL片邏輯綜合信號處理單元、SG3525恒流控制電路、驅(qū)動功放電路、過流保護(hù)及反饋電路和系統(tǒng)供電電源模塊等。采用專用集成芯片和可編程邏輯器件，以8位單片機(jī)AT89C51為控制核心，實(shí)現(xiàn)恒流控制、正／反轉(zhuǎn)運(yùn)行、過流保護(hù)和多檔位細(xì)分等功能。在器件選型和軟、硬件設(shè)計(jì)方面兼顧了性能與成本等因素，性價(jià)比較高且通用性強(qiáng)。 該驅(qū)動器樣機(jī)已完成制作并進(jìn)行了聯(lián)調(diào)測試，文中給出了測試結(jié)果并對所測波形進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)合理可行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。它與混合式步進(jìn)電動機(jī)配套可以明顯地改善步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
標(biāo)簽： 分 步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動器
上傳時(shí)間： 2013-06-07
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隨國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，用電量的日益增加，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行已是一個(gè)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(jì)運(yùn)行是電力系統(tǒng)面臨的實(shí)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(yùn)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(jì)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(shí)，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(bǔ)償，提高功率因數(shù)是電網(wǎng)及電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。毫無疑問，無功功率補(bǔ)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(bǔ)償深度來看，都有較大差距，因此在我國大力推廣無功補(bǔ)償技術(shù)尤為迫切。 對于實(shí)際應(yīng)用的MCR，要求能夠自動控制。本文采用以單片機(jī)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(jì)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(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的集中控制。 文中對補(bǔ)償器模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文中分析一致，說明了本文補(bǔ)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(shí)間： 2013-06-22
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電力變壓器是電力系統(tǒng)中及其重要的電氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。變壓器長期在電網(wǎng)中運(yùn)行會發(fā)生各種故障和事故，一旦遭到破壞，損失巨大。通過預(yù)防性試驗(yàn)和油中溶解氣體的氣相色譜分析結(jié)果判斷變壓器的絕緣狀況，對防止事故的發(fā)生有很大作用，但定期的預(yù)防性試驗(yàn)可能出現(xiàn)過多的維修和不必要的停機(jī)，又不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障；而變壓器在線監(jiān)測可以及早發(fā)現(xiàn)變壓器故障，避免事故的發(fā)生，而且可以降低維護(hù)成本。 變壓器中最常發(fā)生故障的部位是繞組，它的損壞率約占整個(gè)變壓器故障的60％～70％。診斷繞組變形的方法中，頻率響應(yīng)法、阻抗分析法、低壓脈沖法雖然有可取之處，但是都屬于離線方法，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的故障，不適于在線測量；通過實(shí)時(shí)計(jì)算變壓器繞組短路電抗來在線診斷變壓器故障是一種有效的在線監(jiān)測方法。 本文根據(jù)變壓器繞組的短路電抗在正常運(yùn)行時(shí)不發(fā)生變化，而在變壓器內(nèi)部故障時(shí)要發(fā)生變化的特性，應(yīng)用辯識理論，利用變壓器三相電壓、電流的測量值來辨識繞組的短路電抗。把辨識結(jié)果對比正常時(shí)的三相繞組的短路電抗，可以發(fā)現(xiàn)繞組是否異常及故障發(fā)生的部位，保證變壓器元件得到及時(shí)更換，防止變壓器非正常退出運(yùn)行。 本文采用傅立葉算法來計(jì)算變壓器三相電壓、電流采樣信號的基波分量的幅值與相角，實(shí)現(xiàn)變壓器繞組的參數(shù)辨識，此時(shí)并沒有考慮衰減直流分量。經(jīng)過分析，當(dāng)采樣信號中存在衰減直流分量時(shí)傅立葉算法就會產(chǎn)生誤差，而遞推最小二乘法和卡爾曼濾波效果很好。 最后本文介紹了變壓器繞組參數(shù)辨識的實(shí)際應(yīng)用與誤差分析，分析了系統(tǒng)中軟件、硬件方面的問題對測量短路電抗造成的影響；以及參數(shù)辨識的軟件設(shè)計(jì)和運(yùn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證了方案的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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永磁無刷直流電動機(jī)具有慣量小、控制簡單、動態(tài)性能好等優(yōu)良特性，因此在航天、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。無刷直流電機(jī)在國外已經(jīng)成功應(yīng)用于對系統(tǒng)要求較高的場合，近年來在國內(nèi)也引起了廣泛的興趣。本課題針對輪式機(jī)器人，設(shè)計(jì)了無刷直流電動機(jī)并設(shè)計(jì)相應(yīng)控制系統(tǒng)。 首先，本課題分析了機(jī)器人用無刷直流電動機(jī)的組成結(jié)構(gòu)、繞組連接，并對三相無刷直流電動機(jī)星角接工作方式進(jìn)行比較，按照無刷直流電動機(jī)兩種模式運(yùn)行、多極分?jǐn)?shù)槽等特點(diǎn)進(jìn)行局部設(shè)計(jì)。最終以爬坡時(shí)狀態(tài)為參考，經(jīng)過多次計(jì)算得到無刷直流電動機(jī)的初始設(shè)計(jì)方案。 其次，為了提高設(shè)計(jì)的可靠性及設(shè)計(jì)成本，本課題用MaxwellRMxprt和Maxwell 2D有限元分析軟件來對所設(shè)計(jì)的電磁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。應(yīng)用Maxwell 2D軟件進(jìn)一步對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和校驗(yàn)，以校核仿真結(jié)果參數(shù)能否與設(shè)計(jì)方案相吻合。 最后設(shè)計(jì)了無刷直流電動機(jī)的PIC單片機(jī)控制系統(tǒng)并對無刷直流電動機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)仿真。控制系統(tǒng)CPU采用PIC16F877單片機(jī)，它能夠提供最佳的性能價(jià)格比。系統(tǒng)采用IGBT 專用柵極驅(qū)動集成電路IR2130，來控制系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)仿真采用MATLAB/SIMULINK軟件，檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)電機(jī)在系統(tǒng)中的性能。 結(jié)論，本課題主要包括五部分：無刷直流電動機(jī)繞組連接分析，初始數(shù)據(jù)方案設(shè)計(jì)，Maxwell對電磁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)PIC單片機(jī)控制系統(tǒng)，應(yīng)用MATLAB對電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。通過這五部，本文完成了輪式機(jī)器人用無刷直流電動機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)及相應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： 輪式機(jī)器人 無刷直流電動機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
上傳用戶：long14578
近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機(jī)應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機(jī)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(jī)(無刷直流電機(jī))和正弦波永磁同步電機(jī)(永磁同步電機(jī))。正弦波永磁同步電機(jī)為實(shí)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(jī)械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等)，機(jī)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(jià)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(jī)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(diǎn)獲取轉(zhuǎn)子的位置信號，此技術(shù)雖取消了機(jī)械位置傳感器，但存在控制復(fù)雜，位置檢測精度不高，運(yùn)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(jī)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(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)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(shí)現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進(jìn)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(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果表明：改進(jìn)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(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機(jī)在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時(shí)的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機(jī)運(yùn)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(fù)載特性進(jìn)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(jī)的軟件設(shè)計(jì)，文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實(shí)現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，并對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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