磁通反向电机(FRM)是一种新型的双凸极永磁(DSPM)电机,它把高磁能的永磁体放在定子极的表面,永磁体易于安装.随着转子旋转,FRM定子绕组所交链的永磁磁通改变极性,这意味着比磁通脉振产生更大的磁通变化.由于FRM的绕组利用率高、结构简单、转动惯量小及适于高速运转等优点,可广泛应用于汽车制造业、航空航天等工业领域.本文将从模型建立、分析方法、性能分析等方面对该电机进行深入研究.首先,为了解FRM基本理论和掌握其基本规律,写出FRM的基本方程式;由于电机的双凸极结构以及饱和和非线性的影响,整个系统为一强非线性系统.对该电机作适当简化,建立其线性数学模型,这样有利于对FRM的定性分析,弄清其内部的基本电磁关系和基本特性.讨论了绕组电感、绕组磁链、感应电动势及绕组电流、电磁转矩等静态特性,推导出FRM的功率密度计算公式.其次,为准确计算FRM性能,要考虑磁路饱和、铁磁材料的非线性以及永磁磁场与电枢反应磁场之间的相互影响等因素,要建立FRM的非线性模型,提出用变网络等效磁路法进行分析.具体方法是建立FRM的非线性变网络等效磁路模型,推导等效磁路中各部分磁导的计算公式,用节点磁位法建立相应的方程,通过求解该非线性等效磁路方程,得到磁路各部分的磁通分布,进一步求得静态特性,计算出电磁参数.然后用FRM样机的实验结果验证理论分析的正确性.样机的理论分析结果同实验结果进行比较表明,本文所介绍的FRM变网络等效磁路模型具有较好的精度及通用性,基于等效磁网络模型的FRM电磁计算是可行的,计算结果是正确的.最后对磁通反向汽车发电机的功率密度进行分析.导出了磁通反向汽车发电机功率密度的计算公式,分析了影响电机功率密度的因素,并与电励磁汽车发电机进行了比较.
上传时间: 2013-07-30
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随着现代电力系统向大容量、高电压方向发展,广泛用于大型发电机组测量和保护用的大电流互感器的研制就变得很紧迫。考虑到大电流互感器具有大电流、强电磁干扰和多相运行等特点,在设计大电流互感器时,必须采取有效的屏蔽措施,屏蔽来自邻相的杂散磁通。传统的屏蔽方案是采用金属屏蔽罩,尽管有效,但设备笨重。本文中,作者对有外层屏蔽绕组的大电流互感器进行了各种研究。 大电流互感器采用绕组屏蔽方式后,如何优化设计屏蔽绕组,使屏蔽绕组能够充分有效地屏蔽杂散磁通对环形铁心的影响呢?针对上述的问题,本文作者主要完成如下几个方面的工作: 1、首先对国内外大电流互感器的发展与研究现状进行了叙述,并成功设计了15000/5A大电流互感器。 2、对精典的电磁场理论和场路耦合法的数学理论进行了深入的研究,建立了大电流互感器的三维场路耦合有限元分析的数学模型和仿真模型。应用有限元软件ANSYS建立三维有限元仿真模型和基于场路耦合原理的外部耦合电路。 3、理论分析了杂散磁通对电流互感器铁心的影响;重点分析了绕组屏蔽杂散磁通理论;通过等值电流法,得到无论三相还是多相电流互感器条件下,中间相的电流互感器所受到的杂散磁通是最为严重的,为大电流互感器的有效保护提供了科学依据。 4、为了得到最优化屏蔽绕组,对屏蔽绕组的匝数采用离散化替代连续性,再考虑屏蔽绕组在环形铁心上的位置,共提出了多种优化方案;根据三维场路耦合有限元分析模型,精确计算出屏蔽绕组中的电流、电流分布、环形铁心中的磁感应强度分布和外层绕组的局部最高温升,通过比较多种计算结果,得到大电流互感器屏蔽绕组的最优化方案。 5、最后建立了大电流互感器的等效磁势法和降流回路法两种试验方案模型,通过比较试验方案仿真计算结果和出厂试验结果,证明了仿真计算结果是正确的,可靠的。 通过对屏蔽绕组进行优化设计后,有效地削弱了杂散磁通,使得大电流互感器轻型化、小型化,节约了大量的铜材料,使得其运输更加方便。
上传时间: 2013-04-24
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永磁无刷直流电动机是一种性能优越、应用前景广阔的电动机,传统的理论分析及设计方法已比较成熟,它的进一步推广应用,在很大程度上有赖于对控制策略的研究.该文提出了一套基于DSP的全数字无刷直流电动机模糊神经网络双模控制系统,将模糊控制和神经网络分别引入到无刷直流电动机的控制中来.充分利用模糊控制对参数变化不敏感,能够提高系统的快速性的特点,构造适用于调节较大速度偏差的模糊调节器,加快系统的调节速度;由于神经网络既具有非线性映射的能力,可逼近任何线性和非线性模型,又具有自学习、自收敛性,对被控对象无须精确建模,对参数变化有较强的鲁棒性的特点,构造三层BP神经网络调节器,来实现消除稳态偏差的精确控制.以速度偏差率为判断依据,实现模糊和神经网络两种控制模式的切换,使系统在不同速度偏差段快速调整、平滑运行.此外充分利用系统硬件构成的特点,采用适当的PWM输出切换策略,最大限度的抑制逆变桥换相死区;通过换相瞬时转矩公式推导和分析,得出在换相过程中保持导通相功率器件为恒通,即令PWM输出占空比D=1,来抑制定子电感对换相电流影响的控制策略.上述抑制换相死区和采用恒通电压的控制方法,减小了换相引起的转矩波动,使系统电流保持平滑、转矩脉动大幅度减小、系统响应更快、并具有较强的鲁棒性和实时性.在这种设计下,系统不仅能实现更精确的定位和更准确的速度调节,而且可以使无刷直流电动机长期工作在低速、大转矩、频繁起动的状态下.该文选用TMS320LF2407作为微控制器,将系统的参数自调整模糊控制算法,BP神经网络控制算法以及PWM输出,转子位置、速度、相电流检测计算等功能模块编程存储于DSP的E2PROM,实现了对无刷直流电动机的全数字实时控制,并得到了良好的实验结果的结果.
上传时间: 2013-06-01
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DC/DC变换器的并联技术是提高DC/DC变换器功率等级的有效途径,而如何实现并联模块间输出电流的平均分配是实现并联的核心技术.目前的并联均流技术多是在并联模块参数差异不大的情况下实现的,对于并联系统在并联模块参数差异较大的极限情况下的稳态和暂态性能则很少涉及.该文着重对并联系统在参数差异很大的条件下的工作情况进行了研究.首先利用基于状态空间平均法的小信号分析对最大均流法的均流原理进行了分析,并对并联系统的稳定性进行了讨论.之后针对已有的均流方案的局限性提出了一种新的具有限流功能的三环控制均流策略.为了验证所提出的方案的可行性,建立了MATLAB仿真平台,利用模块化仿真的思想进行了系统仿真,初步验证了方案的合理性.最后搭建了实际的DC/DC并联系统试验平台,对采用该方案的并联系统的稳态和暂态性能进行了全面的考察,得到了令人满意的结果,证明了具有限流功能的三环控制均流策略是切实可行的.
上传时间: 2013-04-24
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开关磁阻电机驱动系统(SRD)是一种新型交流驱动系统,以结构简单、坚固耐用、成本低廉、控制参数多、控制方法灵活、可得到各种所需的机械特性,而备受瞩目,应用日益广泛.并且SRD在宽广的调速范围内均具有较高的效率,这一点是其它调速系统所不可比拟的.但开关磁阻电机(SRM)的振动与噪声比较大,这影响了SRD在许多领域的应用.本文针对上述问题进行了研究,提出了一种新型齿极结构,可有效降低开关磁阻电机的振动与噪声.通过电磁场有限元计算可看出,在新型齿极结构下,导致开关磁阻电机振动与噪声的径向力大为减小,尤其是当转子极相对定子极位于关断位置时,径向力大幅度地减小,并改善了径向力沿定子圆周的分布,使其波动减小,从而减小了定子铁心的变形与振动,进而降低了开关磁阻电机的噪声.静态转矩因转子极开槽也略微减小,但对电机的效率影响不大.开关磁阻电机因磁路的饱和导致参数的非线性,又因在不同控制方式下是变结构的.这使得开关磁阻电机的控制非常困难.经典的线性控制方法如PI、PID等方法用于开关磁阻电机的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模变结构控制、状态空间控制方法等可取得较好的控制效果但大都比较复杂,实现起来比较困难.而智能控制方法如模糊控制本身为一种非线性控制方法,对于非线性、变结构、时变的被控对象均可取得较好的控制效果且不需知道被控对象的数学模型,这对于很难精确建模的开关磁阻电机来说尤其适用.同时,模糊控制实现比较容易.但对于变参数、变结构的开关磁阻电机来说固定参数的模糊控制在不同条件下其控制效果难以达到最优.为取得最优的控制效果,该文采用带修正因子的自组织模糊控制器,采用单纯形加速优化算法通过在线调整参数,达到了较好的控制效果.仿真结果证明了这一点.
上传时间: 2013-05-16
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该文针对汽轮发电机定子在空冷及蒸发冷却条件下的温度分布进行了仿真计算和实验研究.在仿真方面,对仿真的数值分析方法进行了研究,建立了三维热传导模型,分析讨论了温度场计算过程中边界条件的计算和设置.对三种不同绝缘结构的定子试件,在不同的工况下,进行了温度场仿真计算.在空冷条件下,进行了三维温度场仿真,得到了多组曲线,获得了不同电流密度、不同绝缘结构、不同风速情况下,定子铁芯和绕组绝缘表面的温度分布.在蒸发冷却条件下,对定子进行了二维温度场的仿真计算,并分析了冷却介质F-113的不同液位高度对定子温度分布的影响.在实验方面,建立了不锈钢套筒模型,在空冷条件下,测得了不同风速时定子表面的温升数据,分析了风速、绝缘厚度、以及电流密度对定子温度场的影响.在蒸发冷却条件下,测得了定子的温度分布,并与空冷的数据进行了对比,可以看出在大电流密度条件下,蒸发冷却技术冷却效果的优势非常明显.通过该文的研究,更直接地了解了在空冷和蒸发冷却两种冷却方式下,定子的温度分布情况.在工程应用中,可作为选择电机冷却方式的参考.
上传时间: 2013-04-24
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论文根据系统具体控制对象将多电机独立驱动电动车的操稳性控制划分为间接稳定性控制与直接稳定性控制两大类,前者以优化车轮和路面的相对运动为目标;而后者直接以整车运动状态参量为调节对象.针对双电机前轮驱动EV,提出了基于自由轮转速信息的驱动防滑控制.分析了汽车转向过程的差速动力学原理,在Ackermann-Jeantand转向侧几何模型下讨论了理想差速过程中车轮驱/制动转矩变化应满足的条件.根据上述分析提出了一种双模式转矩分配电子差速器设计思路.分析了直接横摆力偶矩的产生与简化的转矩分配方法.基于零侧偏理想模型设计了双电机EV的前馈直接横摆力偶矩控制器并进行数值仿真,结果显示该方法能一定程度改善操稳性,但控制效果受系统非线性影响较大.提出应用隐模型跟踪最优控制理论的DYC控制策略,设计了控制器并进行仿真计算,证明此控制方法能在降低质心侧偏的同时保证横摆角速度响应的稳定、平滑、快速,并能适应不同路面情况.通过仿真讨论前驱动或后驱动布局与DYC控制效果的关系以及系统对汽车质心参数变化的适应性.设计并改装了双电机前轮独立驱动试验车.初步试车中该车转向与加速皆运行良好,以此为基础未来可进行控制策略实车测试.
上传时间: 2013-04-24
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永磁直流微电机作为一种机电能量转换器件,随着永磁新材料的开发,得到了迅猛的发展和广泛的应用。作为元器件,它的失效会关联到相应的工作系统和机构的正常运作,所以微电机的寿命可靠性分析和失效研究显得很重要,是准确估计其相关复杂工程系统稳定可靠性的基础。 论文基于永磁直流微电机产品是大批量且生产过程处于严格的统计质量控制状态下,而对其进行可靠性及失效分析。由于在影响微电机寿命的因素中,有很多属于随机性因素,因此可结合概率统计学原理,运用相关的数学工具,来探讨微电机失效分布函数的特征、类型和评价指标。论文针对微电机的特征,把一般的可靠性、失效分布类型函数进行整合、变换,运用到了微电机的可靠性分析上。 论文对微电机寿命可靠性及失效分析的数据处理也作了一些探讨。具体包括三个方面的内容:首先是根据试验测量结果,对预先假定的可靠性分布模式,即随机变量分布规律进行检验(假设检验)的方法作了探讨;其次是基于试验测量的样本值,估计随机分布参数的数值和推断这种估计的误差范围(一定置信水平下);再次是在预先根本不知道或不确定分布函数类型情形下,而根据寿命试验的测量数据结果,从中寻找出失效的分布特征,或者寻找出某一数学函数表达式,在某一确定精度下,运用数值分析原理来逼近数据分布规律。还结合微电机寿命试验的结果,作了可靠性实例分析。 论文还针对微电机失效的常见主要形式、状态,对组成微电机的主要零部件从工程应用角度作了系统分析。内容包括结合个人护理应用微电机的开发实例,建立了电刷振动分析模型,使用计算机软件模拟分析技术和激光振动测试技术,对微电机电刷片振动作了模拟和实际测量的对比分析,探讨了微电机电刷失效问题及改善、优化途径;运用材料学分析方法系统地探索了杯士和换向器设计、材料选择及失效问题;运用可靠性理论对电机结构进行了优化设计;并运用设计编程的电磁场有限元软件,对微电机电磁场进行了模拟优化设计;样机的实际测量结果和理论模拟基本吻合,并略为有所提高;还探讨了微电机寿命改善和能力提高的方法。
上传时间: 2013-07-18
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英飞凌科技股份公司近日推出适用于汽车动力总成和底盘应用的全新AUDO MAX系列32位微控制器。AUDO MAX系列可为发动机管理系统满足欧5和欧6排放标准提供支持,使电动汽车的动力总成功能实现电气化。AUDO MAX系列的主要特性包括:高达300MHz的最大时钟频率、SENT和FlexRay™等高速接口以及利用PRO-SIL™特性为先进安全设计提供全面支持。此外,这种全新的微控制器适用于在高达170°C*的温度条件下使用。AUDO MAX系列以TriCore™处理器架构为基础,采用90纳米工艺制造。
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上传时间: 2013-05-24
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近年来,嵌入式技术发展迅速,已经渗透到工业控制、智能设备以及电子消费品等人们日常生活的各个领域,而Internet技术也取得了巨大的发展,为人们所广为接受,于是嵌入式技术和Internet技术相结合形成的嵌入式Internet技术适时地出现了,并且成为实现远程控制、信息共享的关键技术。 本文首先阐述了课题研究的背景、目的和意义,以及嵌入式TCP/IP协议栈研究的现状,然后分析了嵌入式操作系统μ C/OS-Ⅱ的工作原理并描述了把它移植到LPC2210上的过程,为嵌入式TCP/IP协议栈实现提供了操作系统支持。接着,针对嵌入式协议栈的特殊需求,详细分析并采用了零拷贝技术、跨层技术等对LwIP协议栈进行了有效的裁剪和优化,结合μ C/PS-Ⅱ设计了一种紧凑的协议栈工作模型和内存管理机制。并且结合μ C/OS-Ⅱ设计了协议栈的工作模型和内存管理机制。在驱动程序的基础上实现了对LwIP中的IP协议、ARP协议、ICMP协议、UDP协议和TCP协议等几个协议栈的裁剪和优化。并分析了它们的安全漏洞及基于这些漏洞的攻击方式,在这个基础上提出了如攻击检测算法等填补漏洞和抵抗攻击的一些技术和措施。最后在目标板上成功移植了优化后的LwIP。 本文同时还设计了一种能够提供足够多软定时器资源的算法。在不需要操作系统支持的情况下,软定时器可以给多任务的系统提供足够的定时服务,而且不影响中断处理时间。并且具有自动回调功能,启动一次以后就可自动调用定时器。此软定时器使用方便且易移植,大大方便了本课题多次使用定时器的需要。课题结合具体项目“蓄电池状态记录仪的设计”,分析了它的各个功能模块,设计了其系统结构。对各个功能模块的设计与实现进行了代码编写和测试,借助于TFTP服务器实现了基于协议的嵌入式目标板和PC机间的网络通信。 本课题经过几个月的软硬件设计和现场测试,已实现了最初的设计目标。构建出了实验硬件平台和一个多任务多协议的基本实时系统框架。以后的开发者可以不必深入了解μ C/OS-Ⅱ实时操作系统和嵌入式TCP/IP协议栈的情况下就可以方便的创建一个嵌入式网络控制系统,并能在平台上开发其它的应用任务,为以后的研究提供了参考并奠定了基础。
上传时间: 2013-04-24
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