盘式永磁同步电动机是近年来发展起来的新型结构高性能伺服电动机,具有轴向尺寸短、重量轻、体积小、结构紧凑等特点。可以制成多定子多转子交错组成的多盘式结构,进一步提高转矩,特别适合于机器人和大力矩直接驱动装置。同时由于结构原因,盘式电机的径向尺寸受到一定限制,半径太大会增加加工工艺的难度,有时相关的尺寸数据难以保证,为提高电机的输出功率,一般采用多盘式结构。 目前永磁电机正向着大功率化、高功能化和微型化方向发展,其中高力能密度和高效率是对各类永磁电机设计所提出的共同要求。本文本着提高电机的输出功率的目的,在总结各种盘式永磁同步电机的结构、特点的基础上提出了一种新型的基于Halbach阵列的多盘式无铁心永磁同步电动机,从提高电机的功率密度入手,将无铁心结构和Halbach型永磁体阵列应用到其中。利用钕铁硼永磁材料高矫顽力的优异特性以及Halbach阵列的高聚磁作用来提高电机气隙磁密,使无铁心电机变成可能,同时Halbach阵列使轭部的磁通减小,可相应少用或不用轭部。电机重量因此可以大幅度下降,在一定程度上也可降低电机的成本。
上传时间: 2013-07-06
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电机优化设计是复杂的有约束、非线性、混合离散多变量规划问题.该文在对电机优化设计理论进行研究的基础上,从一般传统的优化方法入手,对电机的全局优化设计方法特别是遗传算法进行了详细的研究和探讨.该论文的主要工作包括:(1)对适应于电机优化设计的常用传统优化方法(HOOKE-JEEVES法、MDOD法和SUMT法)进行了较为详细的研究,给出了各种方法的计算流程和步骤;(2)对全局优化的理论和方法进行了研究,分析了全局优化方法中的随机实验法、模拟退火算法和模拟进化算法各自的特点,对遗传算法的工作原理及其诸要素进行了详细的探讨;(3)在对遗传算法的基本原理进行研究的基础上,进行了电机优化设计遗传算法的研究,分析了各要素对电机优化设计遗传算法性能的影响;(4)建立了三相异步电机多目标优化设计的数学模型,分别编制了基于HOOKE-JEEVES法、MDOD法和多轮进化遗传算法的电机优化设计程序,并对使用各种优化方法优化的结果进行了对比分析.
上传时间: 2013-04-24
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该文系统地分析了感应电动机的各种故障特征.针对感应电动机在不对称状态下定子电流的正序和负序分量之间的关系,提出了简便易行的不对称及断相保护动作判据.该文根据电动机各种故障的微机保护方案,进行了控制系统的软件、硬件与抗干扰设计,开发了一种新型的数字化多功能感应电动机保护装置.这套装置以先进的80C196KC单片机为核心,采用MAX197进行AD转换,具有数学采集、处理、实时控制、自动保护及显示、报警等功能.最后对所研制的保护装置样机,模拟电动机的各种故障,进行了充分的动模实验,验证了其保护时间的可靠性.
上传时间: 2013-06-05
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该文研究了无刷直流电机的无位置传感器控制理论、转矩波动抑制方法、数字仿真算法和DSP控制技术.首先,该文介绍了无刷直流电机无位置传感器控制原理,比较了目前几种常用的无位置传感器控制方法,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的无位置传感器控制方法.通过离散化位置信号的映射方程,得到网络的基本输入输出,网络的输出通过逻辑处理,处理后的结果作为电机控制信号,同时也作为网络的训练教师.采用在线学习和离线学习两种方式训练网络,并详细介绍了两种方式的算法;其次,该文概述了无刷直流电机转矩波动的产生原因,重点分析了换相转矩波动产生的原理,提出了基于误差反传(BP)神经网络的转矩波动抑制新方法.采用两个结构相同三层网络,建立了电压自校正调节器,对电机端电压进行瞬时调节,保持电路中电流幅值不变,实现了转矩波动的自适应调节.另外,该文推导了较全面的电机数学模型,重点研究了无刷直流电机仿真中的几个关键技术,包括气隙磁场的建立、位置信号的模拟、中心点电压的计算、二极管续流状态的实现以及PWM电流控制的仿真.采用面向对象程序设计(OOP)方法,设计了多功能的仿真软件SIMOT.最后该文介绍了数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407的结构和性能,给出了PWM控制和A/D转换的算法,采用反电势法原理实现了无位置传感器控制,并给出了相关的实验结果.
上传时间: 2013-07-14
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电能计量的精度无论对于供电方还是对于用电方,都非常重要。传统电能表的精度低,功能单一,不能满足精度要求和非正弦电路的无功功率测量。随着电力电子装置等非线性负载的功率容量和功率密度的不断增大,他们所产生的谐波已使电网遭受日益严重的污染。在这种情况下,有必要研发新技术新设备。同时,数字信号处理技术(DSP)正在迅速发展,21世纪将是数字信号处理理论与算法的大发展时期。 本项目采用ADI于2004年生产的BLACKFIN531 16位定点DSP芯片。针对目前市场上现行的电能表所存在的缺陷和局限性,研究并设计了一种基于DSP BF531芯片的高精度多功能电能表。采用了诸多最新的理论成果,电能计量精度达到0.2S级,谐波测量精度达到0.5%。在一定的定义下,无功测量方法不但适用于正弦电路,也适用于非正弦电路下的无功功率测量。全书共分七章: 第一章、简述了电能计量装置的发展和现状,论证了本课题开发和研究的必要性和可行性,介绍了高精度多功能电能表的系统方案; 第二章、 讨论了电测系统的测量原理,设计了电能表中的计量和分析算法; 第三章、 介绍了系统的硬件平台和开发环境; 第四章、 详细给出了系统的硬件设计; 第五章、 分析系统误差及其校正; 第六章、 介绍系统的软件设计; 第七章、 对整个系统进行实验测试,给出测试结果,最后讨论、总结。
上传时间: 2013-06-21
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上传时间: 2013-06-28
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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
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永磁无刷直流电动机是一种先进的集电力电子变换器与永磁电机本体于一体的机电一体化系统,它既具备交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便的一系列优点,又具备直流电动机运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好的诸多特点.正是由于这些原因,自上世纪末起,逐渐形成永磁无刷直流电机的研究热潮.在此背景下,本文以此为课题,对永磁无刷直流电机系统进行了一些理论分析和实践应用.本文首先在综合国内外有关文献的基础上,分析了永磁无刷直流电机的发展历程、现状和趋势,提出了目前存在的一些问题.介绍了永磁无刷直流电机的结构和运行原理,推导出永磁无刷直流电机的数学模型.针对永磁无刷直流电机的转矩脉动,本文详细分析了各种调制斩波方式对注入电机电流以及转矩脉动的影响,比较分析各种斩波方式下系统运行情况,提出一种有利于减少转矩波动的斩波方式.同时,本文还提出了一种回馈制动的方式,进一步提升系统性能,节约能源.在大型永磁电机磁极设计中,通常采用多块磁钢来组成励磁磁极.考虑到磁钢本体的分散性和加工误差,本文从工程实际应用出发,提出了一种磁钢优化配置方法,保证每个磁极中各段磁钢产生的合成磁密幅值接近相等且通量均衡,从电机本体设计角度上提高系统性能.本文在理论分析基础上,以单片机和功率智能模块为硬件平台,实现了一套多相永磁无刷直流电机系统.针对理论分析,进行了各种方案的比较分析,经过试验结果和仿真分析结果,进一步支持了论证了理论分析正确性和实用性.同时,对于实际应用中的一些问题,本文也做了一些工作,提出一些分析和改进.
上传时间: 2013-08-04
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变电站是电力系统的一个重要环节,它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。一个变电站运行情况的优劣,在很大程度上取决于其二次设备的工作性能。现在的变电站有三种运行模式:一种是常规变电站,一种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站,再有一种是实现无人值班、全面微机化的综合自动化变电站。在常规变电站中,其继电保护、中央信号系统、变送器、远动及故障录波装置等所有二次设备都是采用传统的分立式设备,而且站内配备大量控制、保护、记录用屏盘。使装备设置复杂,占地面积大,日常维护管理工作繁重。这种常规变电站的一个致命弱点是不具备自诊断能力,对二次系统本身的故障无法监测。因此,这种常规变电站已逐渐被淘汰。 要提高变电站运行的可靠性及经济性,一个最有效的方法就是提高变电站运行管理的自动化水平,实现变电站的综合自动化,以微机化的新型二次设备取代传统使用的分立式设备。开发集保护、控制、监测及远动等功能为一体的新型设备,并实现设备共享、信息资源共享,使变电站设计简捷、布局紧凑,运行更加可靠安全。 随着微型计算机技术、集成电路技术的迅速发展,原来越多的新技术和新产品应用到变电站的二次设备中去,使变电站的二次设备得到不断的更新换代。该项研究把一种新型的低压电能量测量芯片与高性能的数字信号处理器(DSP)结合起来,利用DSP体积小、功能强、功耗低、速度快、性价比高等优点,设计出新型的变电站线路测控单元,实现对高压线路的测量、监视和控制,这种新型的二次设备比传统的二次设备具有更高的精度和更快的相应速度。 与此同时,网络理论和技术的发展,也使变电站监控系统的结构发生了很大的变化,由原来的集中控制型逐步过渡到功能分散、模块化的分散网络型,通过现场总线,使主控室和现场之间的联系变成了串行通信联系,从而提高的系统的可靠性和可维护性。CAN总线应用于变电站的监控系统中,组成变电站的数据通信网络,可以提高系统的抗干扰能力和容错能力。 该文就以上的两个方面进行研究和设计,主要内容包括:一是在简单介绍新型电能测量芯片和DSP的基本知识的基础上,提出了一个变电站测控单元的设计方案,并从从硬件和软件两个方面进行了详细的介绍,主要部分是对测量模块的设计;二是系统的通信接口模块设计,从硬件和软件方面详细的介绍了通信模块的三种不同的通信接口的设计,分别是RS-232串行通信、RS-485总线通信、CAN总线通信;三是在分析现代测控系统发展历史,指出了现场总线测控系统的优越性;四是设计出的测控系统单元的基础上,利用CAN现场总线构建变电站的综合监控系统。 该文提出的方案、技术以及结论对于变电站监控系统和自综合动化系统的研究开发、工程设计都具有实际的参考意义。
上传时间: 2013-04-24
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传统的直流电机一直在电机驱动系统中占据主导地位,但由于其本身固有的机械换向器和电刷导致电机容量有限、噪音大和可靠性不高,因而迫使人们探索低噪音、高效率并且大容量的驱动电机。随着电力电子技术和微控制技术的迅猛发展而成熟起来的直流无刷电机具有体积小、重量轻、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特点,从而使其极有希望代替传统的直流电机成为电机驱动系统的主流。 模糊控制器具有鲁棒性好、抗干扰能力强的优点。论文提出了基于转速环模糊逻辑控制理论的直流无刷电机的控制系统设计方案,保证了伺服控制系统具有优良的静动态特性,因而满足更多应用场合的需要。 论文具体包括以下几个部分工作: 首先,从电机本体和控制角度出发,阐述了直流无刷电机在实际应用中需要解决的关键性问题:电磁转矩脉动。详细分析了电磁转矩脉动产生的各种原因,特别是分析了相电流换向所产生的纹波转矩脉动。 其次,本文对无刷直流电动机的工作原理进行了详尽的分析,建立了三相无刷直流电动机的数学模型。并利用MATLAB/SIMULINK软件建立了三相无刷直流电动机的控制系统仿真模型。仿真模型采样的是电机控制系统中常用的双环系统(转速—电流双闭环控制)。为了提高系统的静动态特性,转速外环采用模糊PI调节器,电流内环采用PI调节器。转子位置通过直流无刷电机感应电势检测,仿真结果表明了该仿真模型控制系统与理论分析完全吻合,从而证明了模型的有效性。 然后,初步设计了伺服系统的实验图。以TI公司生产的TMS320LF2407数字信号处理器(DSP)作为整个控制电路的核心芯片,一台40w的直流无刷电机作为被控对象,完成了伺服系统的转速控制。 最后,对未来的工作给予了展望,并对全文的内容进行了总结。
上传时间: 2013-04-24
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