本文研究的電磁阻尼器是一種特殊結構的空心杯發電機,它主要用于對能量的吸收和耗散,達到減振消能的目的,是具有很高單位耗能的能量吸收元件。電磁阻尼器的應用十分廣泛,已涉及航天、航空、電力等諸多領域,有著廣闊的市場前景。 采用電磁場分析軟件建立了電磁阻尼器的仿真模型,仿真分析了電磁阻尼器阻尼力矩與定子、轉子結構參數的關系。 介紹了常規空心杯電機與電磁阻尼器的結構、發展和應用,基于Ansoft公司的電磁場分析軟件Maxwell 2D學生版軟件建立了電磁阻尼器靜磁場的二維仿真模型,分別對不同充磁方向、極弧系數、磁極對數的氣隙磁密分布進行了靜態仿真分析,得出了相應結論。在此基礎上,運用Infolytica公司的電磁場分析軟件MagNet對電磁阻尼器的二維穩態磁場進行了仿真,研究了如下內容: (1)定子磁路結構中的磁鋼材料、磁鋼充磁方向、定子磁極對數的改變對力矩特性的影響; (2) 轉子結構參數中的轉子長度、轉子材料、轉子厚度、轉子平均直徑、轉子轉向的改變對力矩特性的影響。根據所得的阻尼力矩仿真數據,基于Excel軟件的曲線擬合和Matlab軟件對擬合曲線進行的數值分析,求得了力矩特性斜率與上述參數的關系式。此關系式為探索電磁阻尼器的工程設計方法提供了一定理論依據,具有重要的工程應用價值。 最后,將仿真計算得到的阻尼力矩值與實驗測得的阻尼力矩值進行了對比,分析了誤差產生的原因。
上傳時間: 2013-04-24
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微型燃微型燃氣輪發電機組由渦輪機、壓縮機、燃燒室、回熱器、軸承、高速發電機、電力變換系統、噴油系統等部分組成。它是一種環保型發電裝置,它可用作常規機組或緊急備用電源,也可以用于分布式發電及冷熱電聯供系統、汽車混合動力系統和微型燃機-燃料電池聯合系統等領域。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氣輪發電機組及其控制技術發展現狀的基礎上,根據設計要求,機組控制系統應能保證機組安全穩定運行,保證機組在任何情況下,不發生超溫、超轉現象。同時應考慮機組從點火、加速、直至額定運行過程中,使機組能夠充分預熱,以降低對機組的熱沖擊,提高機組壽命。機組轉子轉速達到95%額定轉速后投入按額定轉速控制的閉環控制,保證發電機輸出電壓和電力輸出單元穩定工作。當發生一般性故障(按給定列表)且為無人職守狀態時,機組控制系統應正常停車:當機組發生一般性故障且為有人職守時,機組控制系統應發出聲光報警。當機組發生嚴重故障時機組控制系統應發出聲光報警并緊急停車。同時還應考慮設置機組調試時所需的與其它通信的數據接口。提出了微型燃氣輪發電機組控制系統的設計方案。 根據確定的方案和工程實際要求,完成了控制系統的結構、硬件和軟件的設計。以西門子S7-300PLC及相關的開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊作為發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計,以及系統供電電路的設計,并完成了微型燃機發電機組的起動控制、檢測報警及停車控制的軟件設計。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的主控制器;選用沈陽工業大學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載的問題。
上傳時間: 2013-04-24
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直接轉矩控制技術,是繼矢量控制技術之后出現的又一種新的控制思想,其控制手段直接,系統響應迅速,具有優良的靜、動態特性,系統魯棒性好,因而受到了普遍關注并得到了迅速發展。 本論文從交流調速技術的發展開始,分析了異步電機直接轉矩控制的基本原理,推導了u-l、i-n兩種磁鏈模型,并對這兩種磁鏈模型的適應范圍和特點進行了分析,然后推導了在全速范圍都適用的u-n模型。u-n模型的特點是:低速下工作于i-n模型,高速下工作于u-i模型,高低速之間自然過渡,加之引入電流調節器對電流觀測值進行補償,大大提高了模型的觀測精度。 然后以交流電力機車為例,介紹了直接轉矩控制技術在交流調速系統中的應用,并根據電力機車的牽引特性,設計了不同的控制策略: (1)低速區:采用圓形磁鏈的直接轉矩控制; (2)高速區:采用六邊形磁鏈的直接轉矩控制; (3)弱磁區:通過改變磁鏈給定值來調節轉矩,實現恒功率調節。 同時應用MATLAB/SIMULINK軟件建立了直接轉矩控制系統的仿真模型,并得出了仿真結果,驗證了該方法的正確性。 最后介紹了無速度傳感器的直接轉矩控制方法,推導了基于模型參考自適應(MRAS)理論的轉子轉速的辨識方法,建立了轉子轉速的辨識模型,并得到了仿真結果。
上傳時間: 2013-04-24
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準確計算電機鐵耗一直是困擾電機設計者的一個難題。傳統方法是假設電機內部磁場僅是交變磁化的,根據鐵磁材料在交變磁化條件下測量的數據,計算電機齒部和軛部由基波磁場造成的損耗,對于計算值與實測值之間的誤差通過經驗系數來修正。這種方法對于已經長期制造和使用的電機而言勉強適用,對于近年來發展很快的永磁電機、高速電機和其他新結構電機,由于缺乏合適的經驗系數,導致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經證明電機的鐵耗有相當一部分是由旋轉磁化導致的,因此顧及旋轉磁化的電機鐵耗計算模型是本文的一個重要內容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手,先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉磁化方式下的計算和測量方法,目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計算系數。本文提出并實現了數字式的25cm愛潑斯坦方圈測試系統,它可以測量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗,本文還在二維鐵耗測試系統中對硅鋼片在圓形旋轉磁化條件下的損耗進行了測量。結果表明,在同樣頻率和磁密的條件下,旋轉磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機鐵耗計算模型,它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數,但又能顧及到旋轉磁化帶來的影響。通過實際電機的計算和測試,表明軌跡法的計算結果在未經任何系數修正的情況下就具有很好的精度,適合推廣使用。 軟磁復合材料是一種新型的粉末金屬材料,它具有渦流損耗小和易制造成具有復雜結構電機等特點。為了探索這種材料在高頻領域中的應用和驗證本文提出的鐵耗計算模型,本文成功地設計和制造了一臺采用軟磁復合材料的爪極式永磁電機,由于結構復雜,本文通過三維有限元分析,對該電機的磁通、磁鏈、電感、轉矩和鐵耗等參數和性能的計算提出了計算方法。對該種電機的熱分析,本文提出了熱網絡法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機總損耗中占有很大比例,因此在有限元方法中,本文通過映射剖分法,使磁場和熱場模型中的單元總數、大小和順序保持完全一致,軌跡法計算得到的各單元鐵耗直接耦合進熱場進行計算,得到了電機準確的溫度分布。本文還進行了高速電機轉子的模態分析,合理地調整轉子的直徑、長度和軸承位置,使轉子的自然共振頻率遠離電機的工作頻率范圍。本文構建了一測試平臺對樣機進行了發電機狀態測試,并通過假轉子法測量了電機鐵耗,實驗結果證明了本文所用方法的可行性,得到的結論對軟磁復合材料的應用及爪極式電機的設計與分析都具有很好的參考價值。
上傳時間: 2013-06-27
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隨著電力電子技術的發展,高速永磁無刷直流電機應用前景越來越廣闊,有較大的研究價值,對其電磁性能進行準確的分析和設計具有重要的經濟價值和理論意義。本文主要是圍繞著永磁無刷直流電機,尤其是高速永磁電機的磁路、電路性能的分析、鐵耗和溫升的計算、優化設計、控制系統和樣機制造和實驗等做了大量的工作: 對電機的磁路進行分析設計:從磁路結構入手,分析了定子鐵芯、轉子鐵芯和永磁體的各種結構優劣及其選型、選材的根據;講述了場路結合的分析計算方法;給出了極數、槽數、繞組、轉子參數、定子參數和軸承的參數確定方法。 對永磁無刷直流電機的電路進行分析:從電機磁場分析入手,根據齒磁通分析計算了電樞繞組的感應電動勢;根據此電動勢的波形,推導了三相六狀態控制時,電動勢的電路計算模型,重點推導了電動勢平頂寬度小于120度電角度時的電路模型,指出換相前電流波形出現尖峰脈沖的原因,該模型考慮了電感對高速電機性能的影響;給出了基于能量攝動法計算繞組電感的方法。 高速永磁無刷直流電機內的損耗尤其是鐵耗較大,根據經驗系數來計算鐵耗的傳統方法已顯得力不從心,如何準確計算高速永磁無刷直流電機內的鐵耗是困擾電機工作者的一個難題,本文根據Bertotti鐵耗分立計算模型,進一步推導了考慮電機內旋轉磁化對鐵耗的影響的鐵耗計算模型,其各項損耗系數是由鐵芯材料在交變磁化條件下的損耗數據通過回歸計算得到。通過實際電機的計算和實驗測試,表明此計算模型有較高的準確度。隨著電機內損耗的增大,溫升也是一個重要問題,為了了解電機內的溫度分部,防止局部過熱,本文建立了基于熱網絡法永磁無刷直流電機的溫升計算模型,并對電機進行了溫升計算,計算結果和實際測量基本一致。 本文確立了永磁無刷直流電機的電磁計算方法,建立了優化設計的數學模型,編制了程序,用遺傳算法成功地對高速永磁無刷直流電機的效率進行了優化,給出了優化算例,并做出樣機,通過對優化前后的方案做出樣機并進行比較實驗,優化后測量損耗有了較大的減小。 對永磁無刷直流電機控制系統中的幾個關鍵問題進行了研究:位置檢測技術、三相逆變電路中的功率管壓降和控制系統換相角問題,它們都對電機的性能有很大的影響。本文著重分析了霍爾位置傳感器原理、選型及在電機中的安裝應用;功率管壓降對起動電流、功率的影響問題;控制系統提前或滯后換相對電機電流,輸出性能的影響,提出適當提前換相有利于電機出力。 做出永磁無刷直流電機樣機并進行實驗研究,主要包括高速永磁無刷直流電機、內置式永磁無刷直流電機、高壓永磁無刷直流電機的設計、性能分析、樣機制作、實驗分析等。建構了對樣機進行發電機測試、電動機測試、損耗測量的實驗平臺,通過在測試時使用假轉子的方法成功分離出了電機鐵耗和機械損耗,實驗測量結果和計算結果基本一致。 總之,通過對永磁無刷直流電機的磁路、電路及性能特性的分析研究,建立了一套永磁無刷直流電機的設計理論和分析方法,并通過樣機的制造和實驗,進一步的驗證了這些理論和方法的準確性,這對永磁無刷直流電機的設計和應用有很好的參考價值。
上傳時間: 2013-04-24
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本論文主要對燃料電池用DC/AC變換器的主電路拓撲、脈寬調制(PWM)方式、控制系統硬件電路、控制策略以及電磁兼容(EMC)問題進行了研究。考慮到燃料電池(Fuel Cell)的特性和DC/AC變換器的應用場合,本文主要對單相DC/AC變換器做了研究。 首先,針對單相DC/AC變換器,分析了它們的主電路拓撲結構、工作原理以及脈寬調制方式。 其次,完成了DSP控制系統的軟硬件設計。DC/AC變換器的控制系統硬件電路,主要包括DSP最小系統、電源系統、信號檢測與調理電路、CAN通信以及SCI串口通信電路等。變換器控制策略則采用電壓環控制,瞬時值電壓以及有效值電壓控制都采用PI調節,并且闡述了如何通過DSP實現PWM脈沖。 另外本文還研究了DC/AC變換器控制電路板的電磁兼容(EMC)問題。針對一些電磁干擾(EMI)問題,提出了相應的抑制措施。主要研究了開關電源EMI濾波器的設計方法。 最后,經過相關試驗,給出了結論,也提出了今后需要進一步研究的方向。
上傳時間: 2013-05-17
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本文對燃料電池車用DC/DC變換器的基本原理以及控制策略進行了較為詳盡的分析和討論,對基于ARM的DC/DC變換器控制系統的軟硬件設計作了較為詳盡的論述,對控制系統的電磁兼容作了詳細的研究并給出了提高電磁兼容能力的措施。本文介紹了本課題研究的背景,燃料電池電動汽車的特性和研究的目的與意義并分析了大功率DC/DC變換器主電路的拓撲結構、工作原理和電磁兼容環境。在此基礎上,從控制電路的最小系統、檢測系統、脈沖發生系統以及驅動電路、CAN通訊電路等方面重點討論了DC/DC變換器控制系統的硬件設計以及驅動電路的設計。本文在DC/DC變換器電感電流連續狀態空間小信號數學模型的基礎上,應用MATLAB軟件對大功率DC/DC變換器單環控制系統進行了建模和仿真分析,給出了具有實際指導意義的結論,設計了基于ARM控制系統的軟件結構并編寫了相應的軟件代碼。此外,本文從硬件和軟件兩個方面重點討論了控制系統的電磁兼容以及抗干擾措施。在系統硬件和軟件基礎上進行了功率試驗并給出了試驗結果以及今后改進的方向。
上傳時間: 2013-05-28
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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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MSP430寄存器(精)
上傳時間: 2013-06-14
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本論文主要針對燃料電池電動轎車FCEV(Fuel Cell Electrical Vehicle)用DC/DC變換器主電路拓撲結構及電磁干擾產生與抑制問題進行研究.針對燃料電池偏軟的輸出特性和電動汽車對DC/DC變換器的體積小、重量輕和效率高的要求,本論文分析比較了帶變壓器的隔離式直流變換器和非隔離式直流變換器的主要優點和缺點,指出隔離式變換電路不適合于FCEV用DC/DC變換器主電路,非隔離式降壓(Buck)電路是最佳的主電路方案.在此基礎上,分析了非隔離式降壓(Buck)電路的工作原理和特點,運用模擬仿真軟件PSPICE仿真分析了Buck主電路參數,并在分析比較了各種磁性材料特性的基礎上對電感器進行了優化設計.本論文深入討論了DC/DC變換器中構成電磁干擾的三個主要因素:電磁干擾源、傳播途徑和敏感設備.分析了DC/DC變換器主電路中存在的主要干擾源及干擾產生的機理以及干擾傳播途徑,在此基礎上,重點討論了抑制各種干擾的方法及措施(包括傳導干擾抑制與輻射干擾抑制等),并給出了具體方案.本論文還從電磁兼容(EMC)測試的目的、組成等方面出發,對整個EMC測試進行了詳細的分析,提出了基于汽車電子EMC測試標準的DC/DC變換器EMC測試大綱,并對其中的試驗項目、試驗儀器、試驗場地、試驗設置、所應達到的等級進行了詳細的分析和介紹.
上傳時間: 2013-08-03
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