随着中国经济的迅速发展,能源问题在当今社会中受到越来越多的关注.能量回馈系统可以在减缓矛盾方面发挥重要作用,无论在减少能源的浪费方面或是在新能源的利用开发上.主要运用在功率电子负载、分布式发电和电机制动能馈等场合.该文主要研究了能量回馈系统.电力电子的逆变技术是能量回馈系统的核心部分,该文讲述了电压型逆变电路和电流型逆变电路在能量回馈系统中的工作实现原理.电压型逆变电路是该文的重点,针对中国电网的形式,对单相和三相逆变电路作了分析,讨论了几种控制策略的选择,提出间接电流控制中相位幅值分别控制方法和直接电流控制中滞环控制方法在逆变器并网中的实现意义.电流型有源逆变利用移相调节,适合大功率场合.文章的最后部分比较分析电流型和电压型电路的性能特点.数字化是控制领域发展的趋势,在具体实现能量回馈系统的过程中,该文也充分运用数字式控制方式.在电流型逆变系统中,运用可编程序控制器(PLC)作为控制核心,并在MCGS组态平台实现和工控机的通讯.在电压型逆变系统中,将数字信号处理器(DSP)作为控制中心,实现外围电路工作及其控制.在以上基础上,分别研制了一台大功率晶闸管电流型有源逆变器和一台电压型并网逆变器.
上传时间: 2013-06-20
上传用户:lingduhanya
舰船、飞机、移动通讯、石油钻井平台等独立系统中有许多交直流电力并存的场合,需要实现发供电系统的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品质。常规的电励磁发电机因为带有电刷使供电系统的运行安全存在隐患,并且励磁机的使用增加了电机的体积和损耗。为使系统节能高效,本文设计并制作了应用于独立交直流电力系统的交直流永磁同步发电机。永磁电机定子上带有三套三相绕组,一套绕组用于提供交流电力,其余的两套绕组相位互差30度电角度,接整流器为直流负载供电。文中对电机的设计以及电机的基本性能进行探讨。为了减小永磁发电机的电压调整率,在电机的交轴与电机的永磁磁极尾部之间加一软磁材料,通过增加电机负载时的交轴电抗压降,来改善电机的电压调整率。 首先,针对永磁电机设计的特殊性,应用二维有限元法计算电机的电磁场以确定电机的主要尺寸,并讨论了不同软磁材料尺寸对电机的影响。文中还根据电磁场的计算结果,应用傅立叶级数计算了电机的空载感应电动势以用于预测电机的性能,使用能量摄动法计算了计及饱和、槽影响下的电机电感参数。考虑到永磁材料的温度性能问题,应用电磁场和温度场耦合的方式计算了电机稳态时的温度场。 然后,为了了解永磁同步发电机的主要电磁关系,研究了电机的数学模型,推导了考虑漏磁时具有三套互差一定电角度三相绕组的永磁发电机在dq0坐标系下的方程,可以看到,在dq0坐标系下电机的电感参数为常数。这样,利用这个特性,在对电机运行性能进行研究时,可以得到简化电磁方程。根据电机稳态运行时的方程,得到了电机的向量图。 因为带有多套绕组的永磁电机中含有较多的谐波,而采用dq0坐标系下的方程会忽略掉气隙磁场中的谐波分量,为了对电机的仿真更加精确,电机仿真时采用电机在ABC坐标系下的基本电磁方程。应用Matlab/SimPowerSystems中的模块搭建电机的仿真模型,永磁体的影响用感应电动势来表示。根据仿真结果与样机试验结果的比较发现,两者吻合良好。 另外,本文还设计了一台电励磁的交直流发电机,电磁设计结果表明,永磁电机在体积、重量、效率方面都很有优势。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:ynzfm
永磁无刷直流电动机利用转子上的永磁体激磁,采用电子换相取代机械换相,结构简单、体积小、效率高,在许多领域得到了广泛应用。但是,由于永磁无刷直流电动机本身存在较大的转矩脉动,从而使电机运行性能存在缺陷,限制了它在精密传动系统中的应用。本文在开发完成永磁无刷直流电动机控制系统的基础上,针对如何减小和抑制自控式永磁电动机转矩脉动这一问题,提出了一种混合控制策略:利用原有的六个离散位置信号,在三三导通控制策略的基础上,融入矢量控制策略,使得电机在运行过程中定子的基波磁势与转子磁势尽量保持在90°左右,来实现近似正弦波电流驱动,可以在不增加系统成本的基础上,较好地抑制电磁转矩脉动,并通过实验验证其正确性,其主要内容如下: 第二章主要阐述了永磁无刷直流电动机的运行原理,给出了电机的数学模型,在此基础上,利用Matlab/Simulink软件建立了电机及控制系统的仿真模型,并给出了仿真和实验波形。 第三章介绍基于TI公司TMS320F240PQA芯片的永磁直流无刷电机控制器的设计,并对系统主电路、驱动模块、电流检测、过压保护等电路作了详细的介绍,对设计中容易出现的问题进行分析,搭建了整个系统的硬件平台。 第四章介绍了常规的矢量控制技术,提出了一种混合控制策略的新方法:利用霍尔位置传感器的六个位置信号,使得电机在运行过程中定子的基波磁势与转子磁势尽量保持在90°左右,从而达到控制器简单、转矩脉动降低的目的。并分析了这种控制策略在匀速、加减速情况下的运行性能。 第五章在前几章分析的基础上,完整给出了混合控制策略的软件编程方法,并按照模块化的思想,把软件分成多个独立模块,并重点介绍了系统启动、转速计算、转子位置计算、sinθ和cosθ的计算、PWM输出等几个部分,并给出实验波形验证其可行性。
上传时间: 2013-05-30
上传用户:时代将军
稀土永磁无刷直流电动机采用高磁能积的稀土永磁材料,同时采用电子换向技术去掉了电刷,使得它具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高、运行特性优良等特点,从而广泛应用于航空航天、精密仪器、工业控制等许多对电机运行性能要求较高的场合。因此,对稀土永磁无刷直流电机的研究具有重要的意义。本文对稀土永磁无刷直流电动机设计方法和分析方法进行了研究: 永磁电机设计计算中传统的一般采用比较简单的磁路法,用磁钢工作图计算静态及动态的工作点,这显然不能满足精确性的要求。本文采用了场路结合的方法,首先利用磁路法对电机进行初步设计,然后建立有限元分析模型对电机的参数和性能进行精确分析,采用这样的方法不但可以满足精确性要求,同时可以缩短设计周期。 本文把有限元方法引入到了对电机性能影响较大的重要系数(如空载漏磁系数、电枢计算长度、计算极弧系数和气隙系数等)及性能参数反电动势、电磁转矩、电感的计算中。以电机内磁场有限元分析为基础的设计结果体现了较高的精确度;同时,由于在大功率、高转速的永磁无刷直流电动机中,电流受漏感的影响从而改变了电机的性能,因此漏感的作用不容忽视。本文推导了稀土永磁无刷直流电动机漏电感计算的有限元方法,引入了电机等效电阻系数,并针对电磁转矩脉动和齿槽转矩脉动的产生的原因,给出了多种有效的抑制方法,使电机设计更为合理。最后介绍了电机测试平台的搭建和具体的测试方法,以验证用户关心的电机性能参数在电机设计中的正确性。
上传时间: 2013-06-09
上传用户:mingaili888
随着微电子技术、计算机技术、软件技术以及网络技术的高度发展及其在电子测控技术与仪器上的应用,新的测控理论、方法、测控领域以及新的仪器结构不断的出现,在许多方面已经冲破仪器的概念,电子测控仪器的功能和作用发生了质的变化。在这种背景下,八十年代末美国成功开发了图形化的计算机语言LabVIEW。 LabVIEW是美国NI公司实现虚拟仪器(VirtualInstrument-Ⅵ)技术的G语言。图形化编程开发平台的特点是基于通用计算机等标准软硬件资源平台,实现构建灵活、层次体系明晰、功能强大且人机界面友好的测控系统,因此在国内外许多测控应用中被广泛采用,但目前用LabVIEW实现的应用大多是基于单机运行的LabVIEW虚拟仪器程序。 本论文介绍了小型电站中多个任务的实时测控系统。系统采用分布式控制系统结构,将人机交互、数据采集等任务和控制任务分别交由测试计算机和控制计算机完成。该测控系统计算机应用软件是在LabVIEW平台上开发,实现了友好的人机交互,简单直观的现场数据监控,安全可靠的故障处理措施等功能。这个实时系统对电机的多个开关量、模拟量、温度信号、直流电动机和步进电动机等进行实时的数据采集和控制。 本设计通过基于优先级的设置和执行系统的选择,结合固定时间间隔调度和事件驱动机制,提出了基于LabVIEW平台测控系统的两级多任务调度策略。这些设计方案大大提高了测控系统的性能。按照软件工程学的观点对实时多任务测控系统进行了方案设计;开发了操作简单、界面友好、通用化程度高的测控系统。 本论文较全面系统深入地研究了LabVIEW的网络化功能。系统分析了LabVIEW的TCP/IP、DataSocket和RemotePanels三种网络通信机制,详细讨论了每种机制的原理及功能特点,并设计了相应的LabVIEW程序。实现了基于局域网的实时数据通信和远程控制。 此外,为了结果查询和数据分析,本课题还设计了用LabVIEW开发的数据库。
上传时间: 2013-05-15
上传用户:zukfu
开发和研制无铁心永磁电机是当前电机领域的一项重要课题,无铁心永磁电机可以解决传统有铁心电机存在的重量重、损耗高、振动噪声大等问题。开发无铁心永磁电机需要准确计算电机的参数和性能,而实现这一任务的重要前提是获得正确的磁场分布。无铁心永磁电机气隙外没有铁磁材料,其自身的结构特点决定了无铁心永磁电机的气隙磁场属于三维开域磁场,开域磁场工程问题的计算是近年来计算电磁学的研究热点之一。 本文的研究内容是国家高技术研究发展(863)计划项目“新型稀土永磁电机设计与集成技术”的关键技术之一。针对无铁心永磁电机的实际工程问题,计算方法的选择力求既能保证一定的计算精度,又能节约计算机内存和CPU时间。根据对各种开域电磁场计算方法的分析比较,本文将渐近边界条件法和有限元法结合解决无铁心永磁电机三维开域磁场计算问题。 本文主要由以下几部分组成: 第一部分为无铁心永磁电机三维开域磁场计算方法的研究。首先提出了基于标量磁位的渐近边界条件,建立了球形边界的标量磁位渐近边界条件数学模型。为了尽可能减少节点的数量,结合无铁心永磁电机的具体结构,推导了适合于盒形截断边界和圆柱形截断边界上简便易行的一阶和二阶标量渐近边界条件算子,该算子具有简单、有限元实施容易的特点。其次研究并建立了标量渐近边界条件与有限元法结合的三维开域静磁场的数学模型,并提出具体的实施方法,推导出相应的离散方程。通过对具有解析解的长方永磁体三维开域磁场的实例计算,验证了方法和所编程序的正确性,并将渐近边界条件法与截断法在计算精度和人工外边界距离方面做了比较。结果表明:在相同人工外边界情况下,渐近边界条件与截断边界条件相比,计算精度明显提高,二阶渐近边界条件明显优于一阶渐近边界条件。与截断法相比,渐近边界条件法更节约计算机内存和CPU时间,比较好地处理了计算量与计算精度之间的矛盾。 第二部分针对Halbach阵列内转子无铁心永磁电机三维开域磁场问题进行深入研究。利用渐近边界条件法,定量地计算了在定转子均无铁心的情况下电机内部及周围磁场的大小,总结出了Halbach阵列无铁心永磁电机磁场的空间分布规律。 第三部分针对不同拓扑结构的Halbach磁体阵列电机磁场问题进行对比研究。通过大量的计算,探讨了Halbach阵列永磁电机在转子无铁心情况下影响气隙磁密的各种因素,分析了不同Halbach磁体轴向长度对端部漏磁的影响规律,给出了无铁心永磁电机漏磁系数、电枢计算长度等主要设计参数随电机结构尺寸的变化规律。 第四部分针对具有试验数据的三种结构的无铁心永磁电机样机进行了计算和分析,计算结果与试验数据吻合,从而验证了渐近边界条件法处理三维开域磁场问题的有效性和实用性。
上传时间: 2013-06-22
上传用户:ivan-mtk
本课题是国家自然科学基金重点资助项目“微型燃气轮机一高速发电机分布式发电与能量转换系统研究”(50437010)的部分研究内容。高速电机的体积小、功率密度大和效率高,正在成为电机领域的研究热点之一。高速电机的主要特点有两个:一是转子的高速旋转,二是定子绕组电流和铁心中磁通的高频率,由此决定了不同于普通电机的高速电机特有的关键技术。本文针对高速永磁电机的机械与电磁特性及其关键技术进行了深入地研究,主要包括以下内容: 首先,进行了高速永磁电机转子的结构设计与强度分析。根据永磁体抗压强度远大于抗拉强度的特点,提出了一种采用整体永磁体外加非导磁高强度合金钢护套的新型转子结构。永磁体与护套之间采用过盈配合,用护套对永磁体施加的静态预压力抵消高速旋转离心力产生的拉应力,使永磁体高速旋转时仍承受一定的压应力,从而保证永磁转子的安全运行。基于弹性力学厚壁筒理论与有限元接触理论,建立了新型高速永磁转子应力计算模型,确定了护套和永磁体之间的过盈量,计算了永磁体和护套中的应力分布。该种转子结构和强度计算方法已应用于高速永磁电机的样机设计。 其次,进行了高速永磁转子的刚度分析和磁力轴承—转子系统的临界转速计算。基于电磁场理论分析了磁力轴承支承的各向同性,利用气隙静态偏置磁通密度计算了磁力轴承的线性支承刚度,在对高速电机转子结构离散化的基础上建立了磁力轴承—转子系统的动力学方程,采用有限元法计算了高速永磁电机转子的临界转速。利用该计算方法设计的1台采用磁力轴承的高速电机,已成功实现60000r/min的运行。 再次,进行了高速永磁电机的定子设计,提出了一种新型环形绕组结构。环型绕组线圈的下层边放在定子铁心的6个槽中,而上层边分布在定子铁心轭部外缘的24个槽中,不但增加了定子表面的通风散热面积,使冷却气流直接冷却定子绕组,更为重要的是,解决了传统2极电机绕组端部轴向过长的难题,使转子轴向长度大为缩短,从而增加了高速永磁电机转子系统的刚度。 然后,采用场路耦合以及解析与实验相结合的方法,分析计算了高速永磁电机的损耗和温升,并对高速永磁发电机的电磁特性进行了仿真。高速电机的优点是体积小和功率密度大,然而随之而来的缺点是单位体积的损耗大,以及因散热面积小造成的散热困难。损耗和温升的准确计算对高速电机的安全运行至关重要。为了准确计算高速电机的高频铁耗,对定子铁心所采用的各向异性冷轧电工钢片制作的试件,进行了不同频率和不同轧制方向的导磁性能和损耗系数测定。然后采用场路耦合的方法,分析计算了高速电机的定子铁耗和铜耗、转子护套和永磁体内的高频附加损耗以及转子表面的风磨损耗。在损耗分析的基础上,计算了高速电机的温升。最后,设计制造了一台额定转速为60000r/min的高速永磁电机试验样机,并进行了初步的试验研究。测量了电机在不同转速下空载运行时的定、转子温升及定子绕组的反电动势波形。通过与仿真结果的对比,部分验证了高速永磁电机理论分析和设计方法的正确性。在此基础上,提出一种高速永磁电机的改进设计方案,为进一步的研究工作打下了基础。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:woshiayin
开关电源用MOSFET的功耗计算,值得一看
上传时间: 2013-04-24
上传用户:er1219
随着采煤自动化技术的发展,对煤矿井下供电系统可靠性、安全性和连续性的要求越来越高的要求,因此对矿用隔爆型高压开关智能综合保护系统的研究具有重要的理论和应用价值。随着微机保护的发展,一些新的保护原理和方案,受到越来越多的关注,并逐步得到实际应用。然而这些新方法在改善保护性能的同时也对微机保护装置的计算精度、速度和寻址空间等提出了更高的要求,因而也对构成微机保护装置的硬件平台提出了更高的要求。针对以上问题本文提出了一种新的微机保护设计方案,设计了一种基于DSP 和单片机双CPU 结构的微机保护系统,并应用于高压开关装置当中DSP 作为主CPU 芯片主要完成数据采集、数据处理和保护等功能,8051 作为从CPU 主要完成键盘处理、液晶显示处理和通讯等人机对话功能。此双核结构具有并行工作,分工明确的优点,既保证了继电保护的速动性,选择性、灵敏性和可靠性,又实现了实施测量的高精度。 本文首先根据矿井高压电网的实际情况,从理论上分析了矿井高压电网常见故障的电气特征,并参照相关标准制定了相应的保护原理和动作指标,尤其是针对矿井供电系统中普遍采用中性点不接地的情况,采用了“基于零序功率方向型”的选择性漏电保护原理。然后分析了交流采样、直流采样方法的优缺点,确定了高压防爆开关保护系统的采样方式。 保护系统的硬件是实现保护原理的平台,其稳定性和可靠性直接影响到保护功能的实现。本微机保护系统是基于DSP 和单片机的双CPU 微机线路综合保护测控装置,DSP 的采用大大提高了保护装置的数据处理速度,双CPU 结构大大提高了装置的可靠性。另外,该装置不仅可以完成继电保护功能,而且紧随当前电力系统自动化发展的需要,还可以完成测量、控制、数据通讯的功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通讯一体化。
上传时间: 2013-05-17
上传用户:2007yqing
随着我国电力系统不断发展,高压开关柜以其结构简单、维护工作量小、适合于频繁操作等特点,受到广大用户欢迎,并成为高压开关向无油化发展的一大主流。近年来,随着电力系统不断向大容量、高电压、小型化发展,40.5kV高压开关柜在电力系统中也得到普遍的采用。绝缘问题是电力设备稳定、可靠运行的重要影响因素之一,并且绝缘也是高压电器设备中的薄弱环节,高压开关柜故障中很大一部分就是由于绝缘破坏而造成的。因此如何能够合理的配置母线、真空断路器及其它电器元件,得到较佳的绝缘配合和设计,达到具有高度可靠的绝缘性能,保证高压开关柜在配电系统中安全运行,且有较小的安装空间,是开关柜设计中一个值得研究的重要问题。 在计算机模拟电场分布的求解中,有限元方法以其剖分简便易行、可适用于多种介质和较高的计算效率,已成为电磁场问题求解的主要方法之一。ANSYS是有限元计算方法的代表软件,通过对模型特征参数化,使用用户参数化设计语言(APDL),可以进一步提高分析效率,使得整个分析过程自动、通用。 本文从实际产品设计入手,根据开关柜的结构特点,建立了三维电场数值计算模型,在满足技术条件要求的基础上,通过采用电场的数值仿真分析及相应实验研究,描述了40.5kv高压开关柜配电系统接地开关相间及接地柜中全场域电场分布情况,确定了接地开关在不同情况下的电场分布、变化情况,通过理论的计算和分析,对产品的绝缘进行了校核与验证,进而得到合理的布置结构和达到最佳的绝缘配合,为实际产品的开发和设计提供了理论依据。
上传时间: 2013-07-27
上传用户:sy_jiadeyi