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对比

  • 基于遗传算法的异步电机多目标优化设计的研究.rar

    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.

    标签: 算法 异步电机 多目标

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:tonyshao

  • 异步电动机调压节能控制技术研究.rar

    本文以负载周期性交化而转速基本不变类负载的轻载调压节能控制器为研究对象。研究了以异步电动机的调压节能原理、控制策略、触发脉冲的选择、调压过程振荡现象的原因、解决方案、动态仿真模型等关键技术。 本文研究成果主要包括以下几个方面: 1.利用解析法分析了负载周期变化的恒转矩负载的调压节能原理,得到了异步电动机的调压特性曲线,指出了几种控制方法的本质是一定负载范围内的恒转差率控制。比较了负载转矩对几种控制方法的控制范围、节能效果的影响并且通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。同时分析了风机水泵的调压特性,为异步电动机的节能控制器的方案设计以及为分析实际控制中遇到的问题打下理论基础。 2.设计了晶闸管调压的主电路、选择晶闸管及其相应的保护器件,通过实验和仿真对比分析了双窄脉冲和宽脉冲触发板在电动机周期变化负载调压时的差别。设计了以ARM7/LPC2214为控制器的硬件电路原理图、PCB、液晶显示器、串口通信、节能控制等部分的软硬件的调试,为实验和控制算法的实现作了铺垫。 3.通过实验和仿真,分析了以电源电压为同步信号的三相晶闸管调压过程产生电流振荡的影响因素,即负载转矩,移相触发角的大小,电机的转动惯量,负载的性质。说明了电压同步信号触发方式的适用范围,分析引起电流振荡的本质,提出了以电流为同步信号的解决方案,为实现异步电动机调压节能的动态控制算法扫清了障碍,提高了系统的动态响应速度。 4.建立了基于MATLAB/Simulink节能控制系统动态仿真模型,实现了系统动态跟踪负载变化自动调整电机的端电压,提高电机在空载和轻载时的效率和功率因数,验证了理论分析的正确性。 5.通过实验静态地分析了调压后电机的节能效果。

    标签: 异步电动机 调压 节能控制

    上传时间: 2013-05-20

    上传用户:jjq719719

  • 能量变换器小值振荡与稳定性的基础研究.rar

    能量变换器是一种新型高压发电机,采用高压交联聚乙烯(XLPE)电缆作为定子绕组,这种革新结构使其能够输出高电压,从而可以直接并网。因此,对能量变换器的运行进行系统地研究是极为必要的。本文针对能量变换器小值振荡和稳定性进行了深入地研究。 本文首先介绍了能量变换器的发展背景和国内外的研究现状,详尽分析了研究大型同步发电机和能量变换器稳定性的意义。 然后,本文对能量变换器静态稳定运行进行了分析,建立了能量变换器静态稳定运行时的数学模型,推导出了能量变换器静态稳定功率特性和静态稳定功率极限的表达式。并分析了励磁调节对能量变换器静态功率特性的影响,应用对比研究的方法,证明了能量变换器的静态稳定储备系数和静态稳定功率极限都比传统同步发电机高。 本文同时结合能量变换器样机参数,系统分析了其稳态小值振荡的物理过程,推导了能量变换器小值振荡时的整步转矩系数、阻尼转矩系数和电流、转矩、电磁功率各微变量的表达式,并通过仿真分析,归纳出了不计定子电阻和线路阻抗时能量变换器相应微变量的变化规律。此外,本文对考虑励磁调节作用时小值振荡各微变量的变化进行了仿真研究,给出了此状态下相应微变量的变化规律。 最后,本文对能量变换器系统在线路发生单相短路、相间短路和两相接地短路故障时的物理过程进行了分析,绘制了能量变换器正常运行和故障运行时的电气图与等值电路,结合等值电路推导了能量变换器相应故障状态下的功率表达式,并通过仿真分析与对比研究,给出了能量变换器系统在线路发生单相短路、相间短路和两相接地短路故障时的极限切除时间,得到了能量变换器的动态稳定极限。 本文所得结论对能量变换器合理可靠的设计及运行提供了依据,具有一定的理论意义和实用价值。

    标签: 能量 变换器 稳定性

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:qqiang2006

  • 大功率无刷直流电机的分析及其电磁设计.rar

    随着电力电子器件、永磁材料、微机、新型控制理论和电机理论的发展,无刷直流电机的技术优势逐渐凸显,近年来在各种驱动、伺服和控制领域得到了迅速的推广应用。大功率无刷直流电机在国外已经成功应用于对系统效率、可靠性要求较高的场合,在国内,近年来也引起了广泛兴趣。本课题对大功率无刷直流电机进行预研,以两台无刷直流电机样机为研究对象进行分析和电磁设计研究。首先计及电枢绕组电感,从分析换相过程入手,建立了三相星型六状态工作模式下,电压源型无刷直流电机的数学模型,并基于此模型,通过仿真和实验,对该种无刷直流电机的电磁转矩系数、反电势系数、机械特性和电枢等效电阻等进行了深入研究,分析表明电枢绕组电感对上述各系数和特性存在较大影响,因此在大功率无刷直流电机设计和分析中,电枢绕组电感必须予以考虑。其次,本文对等效磁路法、电磁场有限元法和等效磁网络法以及它们在无刷直流电机电磁设计中的应用进行了比较研究,提出了采用有限元法计算漏磁系数、计算极弧系数、电枢计算长度和气隙系数,然后把它们应用到等效磁路法中进行空载特性计算,而采用电磁场有限元法分析负载特性的场路结合法。以此为基础,编制了无刷直流电机电磁设计软件,并将其应用于两台样机的设计,通过与电磁场有限元法计算结果和实验数据进行对比,验证了该方法的准确性。最后对两台样机的电枢反应及其影响进行了仿真和实验研究,分析发现q轴电枢反应是影响切向磁化结构的无刷直流电机性能的主要因素,设计中需采取措施抑制q轴电枢反应的影响。

    标签: 大功率 无刷直流电机

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:1406054127

  • 开关磁阻电机的减振降噪和低转矩脉动研究.rar

    开关磁阻电机(SR电机)驱动系统(SRD)是一种先进的机电一体化装置,但是其较大的振动噪声和转矩脉动问题制约了SRD的广泛应用。本文以减小SR电机振动噪声和转矩脉动为主题展开理论分析和实验研究。主要内容有:由于径向力引起的定子径向振动是SR电机噪声的主要根源,因此径向力的分析和计算是研究SR电机振动噪声的基础。本文利用磁通管法推导出径向力的解析表达式,定性分析了径向力与电机结构参数等之间的关系。根据虚位移原理,推导出基于矢量磁势的电磁力计算公式。该计算方法求解电磁力时只需进行一次磁场计算,不但减小了计算量,同时计算精度较传统虚位移法高。利用这一计算方法,求出了实验样机的转矩及径向力的精确数值解。针对在SRD性能仿真时,传统的非线性插值不但耗时,而且对有限元计算数据量要求高的问题,本文利用人工神经网络强大的非线性模型辨识能力,成功进行了SR电机磁链反演和转矩计算的模型训练,最后建立了基于人工神经网络的SR电机精确解析数学模型。因为SR电机本体结构形式的选择问题与振动噪声大小有着密切的关系。本文从噪声辐射和振动幅值角度探讨了SR电机主要尺寸的确定;接着从对称性、力波阶数等角度研究了SR电机相数及绕组连接方式、极数、并联支路数的选择问题。并对一些常用的降低电机机械噪声的措施和方法进行了综述。系统振动特性的研究对于减小振动噪声十分重要。本文从振动系统的运动方程出发,导出了从激振力到振动加速度的传递函数和系统的自由振动解;然后利用机电类比法得出了SR电机定子系统的固有频率以及振动振幅的解析解,定性分析了影响振动振幅的各种因素;最后利用基于能量法的有限元解法,通过建立不同的散热筋结构形式、高度、根数以及形状的SR电机三维有限元模型,分析得出了最有利于降噪和散热的散热筋结构是高度高、根数多、上窄下宽的梯形截面的周向散热筋的结论。通过建立不同绕组装配工艺下的SR电机三维有限元模型,分析得出了加强绕组刚度可以提高系统低阶固有频率的结论。通过比较实验样机的模态分析结果和运行实验结果,证实了模态分析的有效性。仿真是计算SRD系统性能和预估电机振动的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系统的非线性动态仿真模型的基础上,对SRD系统进行了稳态性能仿真、动态性能仿真以及负载突变仿真。接着利用稳态性能仿真,综合考虑最大平均转矩和效率这两个优化目标,对SR电机的开关角进行了优化。最后结合由磁场有限元计算得到的径向力数据表和稳态性能仿真,通过非线性插值得到径向力的波形,然后对径向力波形进行了频谱分析,从而找到其主要的谐波分量。在电机设计阶段避免径向力波主要频谱分量与SR电机定子的固有频率接近而引起共振是降低SR电机噪声的首要条件。合适的控制策略对于SR电机减振降噪是必不可少的。本文理论推导出三步换相法的时间参数取值公式。仿真证明本取值公式较原先文献的结论在阻尼比较小时有更好的减振效果。针对SR电机运行中可能出现多个模态振形被激发出来的情况,利用数值优化法对三步换相法的时间参数进行了优化,使得减振效果整体最佳,所提的数值优化方法对两步换相法同样有效。在分析已有的直接瞬时转矩控制的基础上,针对其不足之处,提出了转矩定频控制取代内滞环的方法、开始重叠区域的转矩控制方法、最佳开关角度二次优化法和时间参数优化的三步换相法等新的控制方案。动态仿真证明这些方案是切实有效的,达到了预期效果。最后在直接瞬时转矩控制的每一次转矩斩波都使用三步换相法,和在相关断时刻根据实际电平灵活选用两步或三步换相法以减小电机振动噪声,并提出了考虑减振要求的开关频率设计方法,最终形成了一套完整的降低振动噪声和转矩脉动控制策略。设计并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR电机控制器。根据控制策略要求,选用了不对称半桥功率电路拓扑结构;出于降低成本以及提高可靠性考虑,采用了MOSFET双路并联电路方案。在控制软件中实现了本文所提出的降低SR电机振动噪声和转矩脉动控制策略。本文最后对实验样机进行了静态转矩的测量实验,对比转矩测量值与转矩有限元计算值,验证了磁场有限元计算的有效性。然后对实验样机进行了空载与负载、电流控制与转矩控制、低速斩波与高速单波、是否采用两步或三步换相法等一系列对比运行实验,对比各种实验结果,充分证实了本文所提出的降低振动噪声和转矩脉动控制策略的有效性。本课题组承担了国家十·五863计划电动汽车重大专项:“EQ6110HEV混合动力城市公交车用电机及其控制系统”(2001AA501421)。本文的研究是在该项目的资助下完成,并且本文关于电机本体结构形式、散热筋结构和机械降噪措施等的结论已在该项目的60kW实验样机上得到证实。

    标签: 开关磁阻电机 降噪

    上传时间: 2013-07-05

    上传用户:13081287919

  • 车用CAN总线抗电磁干扰能力研究.rar

    本文主要围绕车用CAN总线抗电磁干扰能力进行了研究。 首先,在在参考国内外相关研究资料的基础上,依据FORD公司的ES-XW7T-1A278-AC电磁兼容标准、IS07637-3对非电源线的瞬态传导抗干扰测试标准和IS011452-4大电流注入(BCI)电磁兼容性标准,利用瑞士EMTEST公司的UCS-200M、CSW500D等设备,搭建了3个用于测试CAN总线抗干扰能力的实验平台。 在所搭建的测试平台上,着重从CAN总线通讯介质选择和CAN节点抗干扰设计两个方面进行了理论分析和对比实验研究,得出了当采用屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线作为总线通讯介质时,影响其抗干扰能力的因素;当CAN总线节点采用的不同的物理层参数时,如光耦、共模线圈、磁珠、滤波电容、分裂端接电阻、不同的总线发送电平、不同的CAN收发器等,对CAN总线抗干扰能力的影响,给出了一些增强CAN节点电路抗干扰能力的建议及一种推荐电路。 最后提出了一种新的提高CAN总线抗干扰能力的方法,即通过把CAN总线的CANH和CANL数据线分别通过一个电阻连接到总线收发器的地和电源端,使总线的差分电平整体下拉,从而降低总线收发器对某些干扰引起的电平波动所产生的误判断以达到增强抗电磁干扰的目的。并在基于FORD公司的ES-XW7T-1A278-AC电磁兼容标准所搭建的CAN总线测试平台上进行实验,验证了其有效性。

    标签: CAN 车用 总线

    上传时间: 2013-06-19

    上传用户:zhang469965156

  • 永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究.rar

    永磁无刷直流电动机是一种集电机和电子一体化的高新技术产品,它以其体积小、重量轻、惯量小、控制简单和动态性能好等优良特性,被广泛应用于工业、交通、消费电子、航空航天、军事等领域,对永磁无刷直流电动机的研究具有十分重要的意义。 通常的永磁无刷直流电动机由永磁同步电动机、逆变器以及安装在转子轴上的位置传感器构成。逆变器的驱动信号与转子位置信号同步从而保证在任意的速度下定子绕组电流与转子磁场同步。 本文系统研究了永磁无刷直流电动机本体及驱动控制系统,取得了有价值的研究成果。 1)本文查阅了大量的文献资料,全面总结和分析了永磁无刷直流电动机的研究现状,阐述了永磁无刷直流电动机的运行和控制机理。 2)在分析永磁无刷直流电动机的性能与运行原理的基础上,设计了以PIC16F877A单片机为核心的永磁无刷直流电动机调速系统,并进行了实验研究。 3)利用Matlab/Simulink对永磁无刷直流电动机系统建立动态仿真模型,结合实验所得参数进行仿真,结果证明所建仿真模型的正确性和有效性。 4)在Matlab下对永磁无刷直流电动机可能会出现的各种故障进行了仿真研究,表明了永磁无刷直流电动机具有良好的容错性能。 5)基于磁路法设计了一套永磁无刷直流电动机的电磁设计程序,给出了计算实例。 6)给出了计及齿槽影响的永磁无刷直流电动机电感参数的解析计算,与有限元法计算结果对比,表明此方法的正确性和精确性;在星形连接的两两导通方式下,分析计算得到计及绕组电感的永磁无刷直流电动机的平均电流稳态电路模型,结果表明计及电感参数的电枢电流较小,转速相应降低;推导出了在三角形连接的两两导通方式下,计及绕组电感的相电流解析式。

    标签: 无刷直流电动机 仿真研究

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:熊少锋

  • 无铁心永磁电机三维开域磁场计算与分析.rar

    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。

    标签: 永磁电机 磁场

    上传时间: 2013-06-22

    上传用户:ivan-mtk

  • 高速永磁电机的机械和电磁特性研究.rar

    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。

    标签: 永磁电机 机械 电磁

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:woshiayin

  • 基于全数字控制的有源滤波器的软件设计.rar

    随着非线性负载在电网应用中的不断增加,给电网造成的谐波污染日益严重,已成为影响电能质量的重要因素之一。与无源滤波器相比,有源滤波器具有滤波特性好,受电网阻抗影响小,可同时补偿谐波和无功等优点,所以,有源电力滤波装置作为一项有效措施,被广泛地研究和应用。 本文首先介绍了谐波产生及其严重的危害性,综述了国内外电力系统谐波抑制技术的发展概况以及有源电力滤波器在谐波抑制中的应用前景。阐明了以DSP为核心控制芯片的有源电力滤波器数字控制系统的特点。介绍了有源电力滤波器的结构和工作原理,在瞬时无功功率理论的基础上设计了谐波电流的检测方案,提出了有源电力滤波器全数字化控制系统的实施方案,包括信号调理、过零检测、交流采样、锁相和滤波等,同时给出部分程序框图及程序和程序运行结果。为了进行更加深入的理论分析,本文在MATLAB的SIMULINK仿真环境下建立了有源电力滤波器系统的仿真模型,并对谐波电流检测方法进行了仿真对比。同时,重点进行了软件设计,包括数字锁相环、低通滤波器等,程序运行结果取得了令人满意的效果。 本文以三相并联有源电力滤波器为研究对象,设计了基于DSP芯片的数字化控制方案,该方案用一片DSP芯片TMS320F2812实现谐波指令电流计算和控制环节。并详细介绍了该控制方案的软件设计。 从目前国外的研究和使用情况来看,有源电力滤波器具有广阔的应用前景。本题目今后的重点发展方向是进行实用化研究。

    标签: 全数字 控制 有源滤波器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:lifangyuan12