異步起動永磁同步電動機有別于調速永磁同步電動機,轉子上設有起動繞組,具有在某一頻率和電壓下的自行起動能力,同傳統的三相感應電動機相比,具有在寬負載范圍內效率高、功率因數高的優點,符合國家“節能環保”的指導方向,有廣泛的應用前景。 這種電機自問世以來,就受到普遍關注與重視,經過二十幾年的研究與發展,三相異步起動永磁同步電動機的設計技術逐漸成熟,并且已經開始被用于某些工業場合,但由于轉子磁路結構相對復雜,電動機的優化設計方法尚不完善,因而一直以來未得到大范圍內的推廣和應用。 本課題以此為切入點,以小功率三相異步起動永磁同步電動機的批量生產為目標,本著轉子結構盡可能簡單、加工工藝盡可能簡化、同時電機性能盡可能提高的原則,對異步起動永磁同步電動機的優化設計方法進行研究。在研究過程中,作者應用Maxwell、Magneforce和Magnet等電機設計仿真軟件,系統分析了永磁體的嵌放深度、定轉子的齒槽配合、以及定轉子的磁路飽和等問題對電機性能的影響,最終設計并制成一臺容量為1.1kW的四極徑向磁路式異步起動永磁同步電動機,樣機的性能測試實驗結果與仿真所得結果吻合,成本預算與各方面性能指標均滿足設計需求。 在樣機制成后,作者進一步對樣機的設計進行了優化,實驗結果證明所設計異步起動永磁同步電動機完全可以替代同規格的1.1kW,Y90S-4感應電動機。
上傳時間: 2013-07-31
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在永磁無刷直流電機中,即使電樞繞組不通電,由于水磁體產生的磁場同定子鐵芯的齒槽相互作用而產生轉矩,即齒槽定位力矩。定位力矩使電機輸出轉矩波動,產生振動和噪聲。影響齒槽轉矩的因素很多,如齒槽的數量、齒槽形狀、斜槽角度、磁鋼的極弧系數以及輔助凹槽等等,因此,準確計算定位力矩較為復雜。本文利用麥克斯韋張量法來分析定位力矩,為電機設計提供理論參考。文中闡述了齒槽力矩產生機理,綜述了抑制齒槽轉矩的方法,探討了抑制齒槽轉矩的發展趨勢。 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、改變極弧系數和定子沖片增加輔助凹槽對定位力矩的影響進行了研究。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,生產中便于加工,對電機性能影響很小。結果表明,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行優化組合,找出了一個最優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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電氣驅動系統是電動汽車的心臟,主要由驅動電機、功率變換器和控制器等三個子系統構成。本文以TI公司的TMS320LF2407A為系統控制核心,富士公司的IPM模塊為逆變器開關器件,運用空間矢量技術,設計了異步電機變頻調速控制系統。 論文在異步電機數學模型基礎之上,分析了轉速閉環轉差頻率控制系統以及矢量控制系統的控制策略和實現方法;為了給控制系統提供電源,論文設計了使用UC3843作為控制核心的反激型開關穩壓電源,介紹了UC3843以及電源電路的工作原理及設計;論文詳細設計了控制系統的主電路、控制電路以及保護和告警電路;針對電動汽車電機控制器運行環境復雜,處在大量的干擾中,論文從電路板PCB的設計以及控制器機箱內部布局布線等方面充分考慮了其電磁兼容性;根據現場調試的經驗,在實驗室中使用磁粉制動器模擬電機負載搭建了異步電機試驗臺,實驗結果表明了控制系統具有良好的調速性能和較寬的調速范圍。
上傳時間: 2013-04-24
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帶整流負載的同步發電機在一些需要高品質直流電源的場所,如艦船電力推進、郵電通訊、飛機等電源系統得到了廣泛應用,并且受到了許多學者的關注,其研究領域主要涉及數字仿真、數學模型、穩態分析以及運行穩定性等方面。 本文對MATLAB/Simulink中的電機模型進行了深入的研究。針對MATTAB中電機仿真模型的不足和本文研究的需要,提出了同步發電機定、轉子分解的狀態方程,利用MATLAB工具箱建立了新的同步電機仿真模型并進行了封裝,為進行帶整流橋負載同步電機系統的分析與研究打下了很好的基礎。 對帶整流橋負載同步發電機整流系統穩態運行特性進行了分析,采用定、轉子分解模型建立了整流系統仿真模型。證明了在假定轉子磁鏈守恒,即忽略轉子電阻影響的條件下,定、轉子分解模型很容易轉變為帶三相對稱非線性負載的同步電機穩態分析模型。介紹了根據這一模型推導出的解析計算公式,給出了計算方法和步驟,并編寫了計算程序,便于工程上直接使用。與仿真結果的對比驗證了該解析計算的正確性。同時,仿真證實了忽略轉子電阻影響會給計算結果帶來一定的誤差,但是,在轉子電阻正常值范圍內,忽略其影響是允許的。 對帶有反電動勢負載的同步發電機整流系統的穩定性進行了仿真研究,將系統中的各個參數對系統穩定性的影響進行了仿真。為了解決穩定性仿真計算量大、計算時間長的問題,利用同步電機換相計算的穩態公式,對同步電機分解模型的定子部分和整流橋部分進行了簡化處理,得到了同步發電機整流系統穩定性分析簡化模型。通過兩種模型的仿真計算,證實了該簡化模型與非簡化模型的仿真結果相當一致。這樣既解決了帶有反電動勢負載的同步發電機整流系統的穩定性仿真計算的計算速度問題,也證明了換相過程及其產生的諧波對系統的穩定性沒有影響。
上傳時間: 2013-06-19
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隨著現代科學技術的迅速發展和人們對數據采集技術要求的日益提 高,近年來數據采集技術得到了長足的發展,主要表現為精度越來越高, 傳輸的速度越來越快。但是各種基于ISA、PCI 等總線的數據采集系統存 在著安裝麻煩、受計算機插槽數量、地址、中斷資源的限制、可擴展性 差等缺陷,嚴重的制約了它們的應用范圍。USB 總線的出現很好的解決了 上述問題,它是1995 年INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM 等公司為解決傳 統總線的不足而推出的一種新型串行通信標準。為了適應高速傳輸的需 要,2004 年4月,這些公司在原來1.1 協議的基礎上制定了USB2.0 傳輸 協議,使傳輸速度達到了480Mb/s。該總線具有安裝方便、高帶寬、易擴 展等優點,已經逐漸成為現代數據采集傳輸的發展趨勢。 以高速數字信號處理器(DSPs)為基礎的實時數字信號處理技術近 年來發展迅速,并獲得了廣泛的應用。TMS320C6713 是德州儀器公司 ( Texas Instrument ) 推出的浮點DSPs , 其峰值處理能力達到了 1350MFLOPS,是目前國際上性能最高的DSPs 之一。同時該DSPs 接口豐 富,擴展能力強,非常適合于做主控芯片。 基于TMS320C6713 和USB2.0,本文設計了一套多路實時信號采集系 統。該設計充分利用了高速數字信號處理器TMS320C6713 和USB 芯片 CY7C68001 的各種優點,實現了傳輸速度快,采樣精度高,易于擴展,接口簡單的特點。在本文中詳細討論了各種協議和功能模塊的設計。本文 的設計主要分為硬件部分和軟件部分,其中硬件部分包括模擬信號輸入 模塊,AD 數據采集模塊,USB 模塊,所有的硬件模塊都在TMS320C6713 的協調控制下工作,軟件部分包括DSP 程序和PC 端程序設計。總的設計 思想是以TMS320C6713為核心,通過AD 轉換,將采集的數據傳送給 TMS320C6713 進行數據處理,并將處理后的數據經過USB 接口傳送到上位 機。
上傳時間: 2013-04-24
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現代交流調速系統中,永磁同步電機(PMSM)由于其良好的性能,正得到越來越廣泛地應用。永磁同步電機的控制策略有很多,不同的控制策略各有千秋。有的滿足了高性能要求,但成本卻很高;有的滿足了硬件低成本要求,但軟件算法非常復雜、或者性能不理想,等等。因此,針對實際的應用場合,開發出性能價格比優越的控制器系統是非常有價值的。 本課題就是基于此思想,兼顧硬件成本和軟件可行性,運用低成本策略、較優的軟件算法設計出雙閉環控制器系統,在低成本傳感器條件下實現了永磁同步電機正弦波驅動控制。 本文根據永磁同步電機磁場定向下的空間矢量數學模型,對其控制所需的位置、速度和電流參數展開分析。提出了基于離散位置信號進行位置預估的原理,并分析了復雜工況下位置信號的矯正問題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉換,解決了肩動過程中永磁同步電機脈動和失步問題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機系統直流側電阻采樣計算相電流原理。設計了基于英飛凌XC164CM單片機的控制系統,外圍功率驅動電路以及過電流保護等電路。編制了基于離散位置信號的永磁同步電機電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語言程序,完成了軟件和系統的調試。 最后,進行了一系列的實驗論證,并取得了理想的效果。
上傳時間: 2013-04-24
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本文結合XBZ智能箱式變電站的研究和開發,提出了基于CAN總線的箱式變電站綜合自動化系統,主要內容如下: (1)總體介紹箱式變電站的一次方案設計、綜合自動化的系統結構、功能以及技術參數分析。 (2)對CAN總線技術進行研究分析,在此基礎上制訂了自定義應用層的CAN總線通信協議,該協議是綜合自動化系統內進行數據通信的基礎。 (3)討論交流采樣的工作原理和電量參數測量理論,包括交流采樣同步方法,電參數計算公式,有效值開方運算的討論。 (4)根據箱式變電站綜合自動化的要求,對智能測控單元進行了全面的軟硬件設計。 (5)討論OPC技術的應用并設計一個OPC數據訪問服務器,OPC數據服務器能使監控軟件與智能測控單元數據通信協議無關,使監控主站成為開放軟件平臺。 調試與測試結果表明本文所研制的系統交流采樣達到設計精度要求、CAN總線工作正常,這在一定程度上驗證了設計的有效性和正確性。
上傳時間: 2013-04-24
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本文首先介紹無刷直流電機原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機數學模型的基礎上,構建了MATLAB環境下控制系統的仿真模型,并對各個仿真模塊進行了分析。設計了無刷直流電機控制系統的硬件電路。該控制系統以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機為核心,功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個組成部分,給出了控制系統中采用的軟硬件抗干擾措施。針對雙閉環無刷直流電機調速系統,深入研究了基于串級PI控制的控制策略,給出了參數選擇方法,并進行了仿真分析。根據所設計的硬件電路及采用的控制策略,編制了相應的控制系統軟件。系統軟件由物理層和應用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實現模塊,包括啟動按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應用層程序調用物理層程序模塊,通過一定的算法邏輯,實現整個系統軟件的功能。最后對無刷直流電機控制系統進行了調試。給出了系統運行中的電壓、速度和電流等信號的實測波形,并進行了分析。調試結果表明,該系統穩定可靠,具有良好的調速性能,達到預期的效果。
上傳時間: 2013-07-11
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隨著工業電力電子技術的發展,電力系統中的非線性負載越來越多,由此帶來的諧波公害越來越嚴重。應用現代技術對諧波等進行經濟、有效地補償是目前急待解決的重要問題之一。消除諧波的方法是加裝濾波裝置。對高壓大容量諧波源國內外目前主要是采用LC諧振型無源濾波器(PassivePowerFilter,PF),這些濾波器還兼有無功和負序補償功能。盡管PF具有初期投資小、運行效率高等優點,但其濾波效果受電力系統阻抗的影響較大,且只能消除特定次數的諧波,對于諧波次數經常變化的負載濾波效果不好,還可能與系統發生串聯、并聯諧振,導致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。進入80年代以后,隨著有源濾波技術的不斷深入和用戶對諧波問題的重視,以及電力電子技術的飛速發展,大功率可關斷器件(GTR,GTO,IGBT等)的不斷進步,有源電力濾波器(ActivePowerFilter,APF)作為抑制電網諧波、補償供電系統無功功率的新型電力電子裝置得到迅速發展,其中又以并聯型有源電力濾波器的使用最為廣泛。 本文以并聯型注入式混合有源濾波器為基礎,就其設計與應用的幾項重要技術進行了研究,論文主要包括以下幾個方面的內容: 1.就國內外有源濾波器的研究現狀和發展概況作了較為全面的綜述,介紹了目前研究的熱點與難點。 2.研究了各型有源濾波器的基本拓撲結構和運行原理,分析了其各自的優缺點。 3.提出了一種適合大容量工程應用的混合型濾波器結構,結合工程實際完成了各組成部分的參數設計。 4.對各種諧波檢測算法進行了比較研究,提出了一種準確性較高、延時較短的新型檢測方法。 5.就APF中逆變器的PWM調制問題,提出了一種基于新的改進規則采樣法的死區補償方法。
上傳時間: 2013-07-06
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隨著世界范圍內的能源危機越來越嚴重,每個國家都投入了極大的熱情開發新型節能型產品,而且整個社會的節能意識越來越高。我國2005年廣東發生的油荒現象已經造成了局部能源恐慌,所以節能問題受整個社會關注的程度越來越高。 我國傳統螺桿泵采油系統的地面驅動部分采用異步電機加變速箱,長期以來存在“大馬拉小車”現象,系統效率和經濟效益低下,耗能非常嚴重。 永磁無刷直流電機在進入21世紀后,以其較高的效率和優異的控制性能保持較高的發展勢頭,已廣泛用于社會生活的方方面面,如比家電行業,汽車行業和工業控制等等。 本文基于ST7MC設計了應用于油田螺桿泵的永磁無刷直流電機驅動系統。通過大量的資料和文獻閱讀,首先從無刷直流電機的結構和原理開始介紹,在建立無刷直流電機的數學模型基礎上,對整個控制系統的硬件和軟件結構進行了詳細說明,給出了正弦波控制策略的頻率和相角估算方法。 基于本控制系統的設計方案完成的6.5KW無刷直流電機控制系統已經成功在油田上試運行,通過大量的負載試驗和井上運行試驗驗證了該系統達到了較高的系統的效率和經濟效益。并取得了預期的節能效果。
上傳時間: 2013-04-24
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