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半导

  • LED光伏照明系统优化设计.rar

    本文提出了一种LED发光显示牌的设计方案制作灯箱,其具有无灯丝光源、无逆变器能量消耗和系统直流供电等优点。LED发光显示牌是LED在照明领域中的 一个重要应用,设计原理基于Notebook的液晶显示器,是将点光源转换成面光源的科技产品。为增强显示牌的发光效果,在设计中还合理地应用到了光学级 PMMA导光板、反射膜和扩散膜等材料,并对它们的特性及其在系统中的作用进行了详细的理论分析。同时在分析大量实验数据的基础上,证明了设计方案 的可行性。 系统中的太阳电池、蓄电池、负载LED的优化匹配也是一个值得研究的问题。本文从容量、功率匹配等方面对系统进行了优化设计。 太阳能发电和常规能源发电不同,它具有随机不确定性。而这种时变性又增加了系统的不稳定性因素。本文根据课题的要求提出了一种应用于光伏照明 系统的充放电控制器的设计方案,较好地解决了系统中太阳电池输出能量不稳定的缺陷,同时还对蓄电池和负载LED进行各种控制和保护。最后,给出了硬 件电路的设计和软件算法,并提供了相关实验数据和波形。

    标签: LED 光伏 优化设计

    上传时间: 2013-06-20

    上传用户:ca05991270

  • 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

  • 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

  • 超声波电机小型控制驱动系统的实用性研究.rar

    超声波电机是上个世纪八十年代逐步发展起来的新型微电机。它利用压电陶瓷逆压电效应激发的超声振动作为驱动力,通过定转子间的摩擦力来驱动转子运动。与传统的电磁马达相比,它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作相应快、运行无噪声、无输入时能自锁等卓越特性,在非连续运动领域、精密控制领域要比传统的电磁电机性能优越得多。目前,旋转型超声波电机,尤其是环形行波型超声波电机,在工业、办公、过程自动化等领域的伺服系统中作为直接驱动执行器得到广泛的关注。 本论文主要研究并设计了用于超声波电机控制驱动的小型控制系统。其目的是针对市场需要,提供给用户一种价格较低、体积小、性能指标适中,操作简便,能够实现快速定位,速度可调节的标准的闭环控制器。 控制器的核心为MSP430F167。课题对外围检测、控制、驱动电路进行相关的研究和设计,并按照控制器的需求设计相应的软件。最后给出实验结果:系统运行稳定,速度曲线较为理想,达到了最初的设计要求。 系统总结了超声波电机的发展、特点、分类,通过与传统电磁电机的对比给出了超声波电机的广阔的应用前景。在此基础上,指出了超声波电机研究的发展方向,明确了本文的研究内容。 总结了环形行波型超声波电机的结构特点、运行机理,并在此基础上总结了环形行波型超声波电机调频、调相、调幅等控制方法以及推挽、半桥和全桥驱动逆变电路的优缺点。 本课题设计了基于超声波电机的控制驱动系统电路。首先,提出了本次设计的设计思想及目的;其次,介绍了本设计的控制器硬件电路具体设计过程以及调频调速的实现方式。然后,详细介绍了该控制系统的软件构成,包括上位机软件、下位机软件以及通讯部分。详细阐述了在本控制系统中的调速、定位原理。最后通过实验结果说明了该小型控制系统的有效性。

    标签: 超声波 电机 控制驱动

    上传时间: 2013-07-18

    上传用户:caixiaoxu26

  • 大型换流变压器直流偏磁问题的研究.rar

    直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态,是指在变压器的励磁电流中出现了直流分量。在直流输电系统中,由于换流站的工作特性,有直流电流分量流过换流变压器的绕组,产生直流偏磁现象,这一现象将对换流变压器的正常运行产生不利的影响,如励磁电流发生畸变、变压器铁心损耗增加及铁心高度饱和引起的漏磁通增加。因此,从电磁场的角度分析这一现象是必要的。 由于铁磁材料的非线性,不能应用叠加原理分析直流偏磁时的励磁情况。为此,本文应用了二维瞬态场路直接耦合有限元法,借助大型有限元分析软件Ansoft,定量分析了在不同等级直流偏磁电流作用下,换流变压器空载运行状态下的励磁电流波形情况,结果表明,直流偏磁使铁心中的磁通密度发生偏移,对应的励磁电流波形呈现正负半波极不对称的形状,并且直流偏磁量越大励磁电流的畸变越严重。 在求出直流偏磁量与励磁电流峰值关系的基础上,应用一种基于铁心空载损耗数据的方法,定量分析了在不同等级直流偏磁电流作用下,换流变压器铁心损耗情况,结果表明,随着直流偏磁电流的增加,铁心损耗也会随之增加,这会导致铁心温升上升,严重时会导致铁心局部过热,影响变压器的正常运行。 在漏磁场分析中,讨论了变压器漏磁场的类型和作用,经过合理简化,建立了换流变压器二维漏磁场计算模型,应用二维瞬态场路直接耦合有限元法,分析了不同等级直流偏磁电流作用下,换流变压器漏磁场分布情况,结果表明,随着直流偏磁量的增加,不同位置处漏磁场分量的变化规律基本不变,但漏磁在增加,且不同位置漏磁分量增加的速率不同。

    标签: 大型 变压器 直流偏磁

    上传时间: 2013-06-25

    上传用户:zxc23456789

  • 双转子永磁风力发电机研究.rar

    风能是可再生能源,世界各国越来越重视风能的开发和利用。国内外学者也开始研究高效率永磁电机在风力发电上的应用。在山东省科技厅资助下,本文研究了一种新型结构的双转子永磁发电机,其高运行效率和特殊的电机结构,使其在小型风力发电系统中存在着巨大优势。本文主要研究的内容如下: 第一部分首先给出了双转子永磁电机的基本结构、等效磁路、工作原理,然后对双转子永磁电机电枢反应电感参数进行计算。 第二部分对双转子永磁电机的空载感应电势进行解析计算和有限元分析验证。首先通过引入相对比磁导函数,给出了双转子永磁电机考虑齿槽效应时定子表面的磁场分布,并给出了相应的波形。然后采用矢量合成法推导了空载感应电势的表达式,为了验证空载电势解析法的正确性,本文采用有限元法对其分析计算。通过比较得出:解析法和有限元法吻合很好。最后,针对双转子电机的特殊结构,提出了三种改善电势波形的方法,并利用解析法对其进行分析,证明了这几种措施的可行性。 第三部分针对halbach磁体电机在风力发电系统中的潜在优势,主要研究了halbach磁体结构双转子电机的电势和齿槽转矩。首先给出了halbach阵列的基本原理,采用有限元法分析了halbach磁体结构双转子电机的磁场分布及空载电势波形,并对其进行了谐波分析。最后利用能量的虚位移法推导了双转子电机的齿槽转矩,对于halbach磁体双转子电机,提出了三种减小转矩脉动的方法,并通过有限元分析进行了比较,证明了这几种措施的可行性。 第四部分对双转子电机的设计进行了分析,提出了先分别设计内外电机再统一调整的设计方法,最后设计制作了样机,给出了样机图片。并对样机进行试验,测量不同转速下电机的空载电势波形,电机的电势-转速曲线,电机的负载电压-电流特性曲线,并测量了电枢反应电感数值,通过对比可以得出:试验值、解析值和有限元值吻合很好。

    标签: 转子 风力发电机

    上传时间: 2013-08-04

    上传用户:ztj182002

  • 数字化IGBT逆变焊机的研究.rar

    随着焊接技术、控制技术以及计算机信息技术的发展,对于数字化焊机系统的研究已经成为热点,本文开展了对数字化IGBT逆变焊机控制系统的研究工作,设计了数字化逆变焊机的主电路和控制系统的硬件部分。 本文首先介绍了“数字化焊机”的概念,分析了数字化焊机较传统的焊机的优势,然后结合当前数字化焊机的国内外发展形势,针对数字信号处理技术的特点,阐明了进行本课题研究的必要性和研究内容。文章随后列出了整个数字化逆变焊机的设计思路和方案,简要介绍了数字信号处理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特点,较为详细地解释了以DSP为核心的控制系统设计过程。根据弧焊电源控制的要求,选择了控制器的DSP型号。 逆变焊机的主电路采用输出功率较大的IGBT全桥式逆变结构(逆变频率20KHz),由输入整流滤波电路、逆变电路、中频变压器、输出整流电路和输出直流电抗器组成。文中简略介绍了主电路的设计要点及元件的选型和参数的计算,并对所设计的主电路进行了Matlab计算机仿真研究。 在控制系统的设计中,采用TI(美国德州仪器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作为CPU,由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特点,为弧焊逆变器控制系统真正实现数字化提供了条件。在DSP最小系统、电压电流采样调理模块、保护模块、键盘与显示模块等主要模块的作用下对整个焊接电源进行了实时的闭环控制与焊接过程的实时监控。控制电路采用脉宽调制方式(PWM)进行输出控制,即:控制IGBT的导通时间来实现焊机输出功率与输出特性的控制。设计了专门的“分频电路”,DSP输出的控制脉冲经过“分频电路”分成两路后,再经IGBT专用驱动模块M57959L,进行功率放大后,触发IGBT。DSP对输出电流和电弧电压进行实时采样,采用离散的PI控制算法计算后,输出相应的控制量来实时调节IGBT驱动脉冲的脉宽,进而调制输出电流,达到控制焊机输出的目的。 经过实验,得到了相应的输出电压电流波形、PWM波形和IGBT门极驱动的实验波形,该控制系统基本符合逆变焊机的工作要求。 最后,在对本文做简要总结的基础上,对于本逆变焊机的进一步完善工作提出了建议,为数字化焊机控制系统今后更加深入的研究奠定了良好的基础。

    标签: IGBT 数字化 逆变

    上传时间: 2013-08-01

    上传用户:x4587

  • 两自由度电机矩角特性的计算与分析.rar

    本文在参考了国内外已有多自由度球电机的基础上,提出了正交圆柱结构的两自由度电机,它是独立设计的一种创新结构.此电机可分解为两个独立的两相混合式步进电机:分别为内层小电机(外转子两相混合式步进电机)和外层大电机(扇形结构的两相混合式步进电机).本文以两自由度电机为对象,采用"齿层比磁导法",对电机的矩角特性进行计算和分析,用得到的矩角特性与设计要求相比较,从而为优化尺寸设计提供参考.

    标签: 自由度 电机

    上传时间: 2013-07-19

    上传用户:axe2010

  • 无位置传感器无刷直流电动机运行理论和控制系统研究.rar

    v无刷直流电动机具有结构简单、可靠性高、维护方便、运行效率高和调速性能好等优点,随着微处理器技术、电力电子技术、控制理论,以及低成本、高磁能积永磁材料的发展,得到越来越广泛的应用。无刷直流电动机采用无位置传感器控制,电动机结构更加简单,应用范围扩大,相对于有位置传感器控制优势明显。本论文围绕无刷直流电动机的无位置传感器控制进行较为系统和深入的研究。 首先,论文从基本电磁定律出发,在分析无刷直流电动机结构和工作原理的基础上,建立了无刷直流电动机的数学模型,为分析无刷直流电动机无位置传感器控制奠定基础。 其次,根据无刷直流电动机反电势过零检测原理,对反电势过零检测法的各种实现方法进行研究,比较各种实现方法的优缺点,指出它们的适用范围。在此基础上,给出带通滤波法及其简化电路形式,提出使用带通滤波器获取反电势三次谐波的方法。论文将直流电源负端电压作为带通滤波法和带通滤波三次谐波法的参考电平。 论文对无刷直流电动机无位置传感器控制中的关键问题-起动方法进行研究,在详细分析“三段式”起动方法的实现过程的基础上,给出了从外同步到自同步平稳切换的条件。论文在研究无刷直流电动机无位置传感器控制换相方法的基础上,提出了一种新的换相方法,提高了电动机运行平稳性和系统稳定性。在带通滤波三次谐波法中使用该换相方法,无需对三次谐波积分即可得到换相时刻。 滤波器是反电势法中反电势过零检测电路的重要组成部分。论文在分析无刷直流电动机端电压信号特点的基础上,给出滤波电路的技术要求,根据滤波器基本设计原理,分别对一阶RC无源带通滤波器和二阶RC有源低通滤波器进行电路设计和参数计算,并通过实验验证理论分析和仿真结果。这些为通过检测反电势过零点获得可靠的换相信号创造了条件。 论文还分析了无刷直流电动机无位置传感器控制中产生转子位置检测误差的原因,提出了相应的校正方法。通过分析无刷直流电动机的换相过程,建立了换相状态的等效电路和数学模型,研究了转子位置误差引起的电动机超前、滞后换相现象,及其由此产生的非导通相环流,在理论分析的基础上,进行了仿真计算,并与实验结果对照分析。 功率器件的功率损耗分析在逆变器设计和提高控制系统的可靠性方面具有重要作用。论文构建了由IGBT组成的简化逆变器模型,并进行仿真研究。针对不同的开关频率和栅极电阻,定量计算了IGBT开关过程中各阶段的功率损耗,给出了变化规律,对逆变器的设计具有重要的指导意义。最后,论文研制了基于反电势过零检测法的无位置传感器无刷直流电动机控制系统,控制系统由硬件和控制软件两部分组成。硬件部分包括主电源整流滤波电路、控制电源电路、反电势过零检测电路、驱动和逆变电路以及保护电路等,控制软件包括电动机起动模块(包括定位、加速、切换)、电动机运行控制模块(包括过零检测及校正、换相)和各保护功能模块。对系统进行了调试,并对论文中所分析和提出的各种方法进行了相关的实验研究,给出了实验结果。

    标签: 无位置传感器 控制 无刷直流电动机

    上传时间: 2013-06-06

    上传用户:yezhihao

  • 电力电子装置计算机辅助分析方法的研究及实现.rar

    随着电力电子技术的迅速发展和推广应用,利用计算机仿真对电力电子电路进行分析和研究得到了日益广泛的重视。尽管目前一些仿真软件都有比较强大的功能,可以利用它们来完成某些电力电子装置的某些分析工作,但是由于器件模型的限制和电力电子装置负载的复杂性,使得这些软件并不能完成对于电力电子装置所要进行的所有分析要求,特别是当其被用于电力电子装置故障运行的仿真。针对上述问题,本论文在研究器件建模方法和装置仿真方法的基础上,运用C++语言开发了一个可专门用于电力电子装置仿真分析的程序。 本课题首先对于各种电力电子器件进行建模。在对各种元器件特性深入研究的基础上利用已知的电路原理和建模方法,抓住各具体电力电子器件的主要特征,建立其电路及逻辑仿真模型。由于本论文中研究的是电力电子装置作为一个整体的特性,所以在对器件电路模型的建模过程采用高层次的电路模型,即理想开关模型和双极性电阻模型。器件的逻辑模型则是通过皮特里网络来实现,根据仿真的目的可建立不同精细程度的逻辑模型。因为器件逻辑模型的建模过程中采取的逐步细化的原则与面向对象程序设计中自顶而下,逐步求精的思想不谋而合,所以在仿真程序中采用C++语言对所建立的器件模型进行描述。 针对电力电子装置的非线性,病态特性和其负载的复杂性,使用阶段仿真的思想进行程序设计。确定了仿真程序的总体结构,并实现了程序的模块化设计。利用通用的状态变化检测模块和兼容性检测模块在程序中确定电路结构发生变化的精确时刻,它们独立于具体的电路结构。状态方程模块和输出方程模块虽然与具体的电路结构相关,但是亦可将其设计为模块的形式,针对不同的电路结构仅需改变模块中对于状态方程和输出方程的描述。鉴于数值计算方法对于仿真结果的重要性,本论文中讨论了几种数值积分方法的特点及适用范围,并在程序用编写了几种常用的算法,以供用户选择。通过对于瓦格纳斩波器、三相全控整流桥和三相半控整流桥的仿真验证仿真程序的正确性和实用性。

    标签: 电力电子装置 法的研究

    上传时间: 2013-07-16

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