随着电力电子技术进一步发展,交流电动机的变频调速系统已被公认为近代交流调速中性能最优越的一种电力拖动系统.然而,随着电动机变频调速技术的发展,谐波污染问题也逐步显现.为了消除谐波,节能降耗,研究者做了大量的研究和分析.目前,在三相感应电动机变频调速系统中,对于整流过程所产生的谐波,已有过大量的分析和计算,并且研究出了精确的滤波方法,使整流部分输出电压近似为直流电压.而对于逆变过程产生的谐波,大多只是定性分析,很少有定量计算的文献出现.该文首先对SPWM控制技术从原理上进行了详细的描述,指出了谐波问题的研究方向和谐波研究的意义.然后针对逆变器-电动机系统,利用贝塞尔函数和傅里叶级数理论,分别对单相二阶SPWM逆变器和三相SPWM逆变器的输出电压谐波的产生、大小和分布进行了细致而具体的分析和计算.通过计算所得到的结果,以图文的形式对谐波问题进行了分析,得出了相应的结论,并且对影响SPWM输出电压谐波频谱分布的因素进行了详细的讨论.该文还讨论了谐波对感应电动机绕组磁动势、旋转磁场的转差率、转矩以及铜耗的影响,为感应电动机变频调速系统的设计、电机供电电压谐波分析及附加损耗计算提供了参考.该文最后利用MATLAB软件的SIMULINK中的电力系统库,建立SPWM逆变电路的仿真模型.通过仿真,不但验证了数学理论推导的正确性,而且为电力电子电路和电机变频调速系统的设计提供了一种很好的仿真方法.
上传时间: 2013-06-28
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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。
上传时间: 2013-06-20
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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
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本文利用Maxwell 3D软件对交流接触器的电磁机构的静态、动态特性进行分析与仿真。Maxwell 3D是美国的Ansoft公司开发的专门用于三维电磁场仿真的软件。本文主要以CJ20-25交流接触器的电磁机构为例,对不同激励下交流接触器电磁机构的静态特性进行分析;编写电磁机构动态仿真程序,对其进行动态仿真,并进一步分析其动态特性;同时对电磁机构的设计参数对交流接触器特性的影响进行了分析。主要为以下几个方面: 首先,利用Maxwell 3D软件建立交流接触器电磁机构的三维有限元模型,对模型进行有限元分析,计算不同电流和气隙下的静态吸力,仿真电磁机构的静态特性。绘制出交流接触器的静态电磁场分布及吸力特性。 其次,用Visual C++编程语言编制程序,仿真交流接触器电磁机构运动过程。 再次,对交流接触器电磁机构进行瞬态分析。得出CJ20-25型交流接触器动态电流、吸力特性,并对动铁心末速度、静铁心迎击距离、动态吸力与反力特性的匹配、总动能和碰撞损失能量与合闸相角的关系特性进行了具体分析。同时,将迎击式与非迎击的两种类型的交流接触器的动态特性作了比较。 最后,利用Maxwell 3D软件分析接触器各个设计参数对交流接触器电磁机构静态吸力、动态特性的影响。 经过以上各方面的分析可知:采用Maxwell 3D软件的强大的电磁场有限元分析功能进行电磁机构的静态及动态特性的分析与仿真,模拟真实的工作环境,可以在样机制作前,精确掌握电器产品的性能,减少样机制作,降低试验费用,加快产品开发周期,提高产品性能指标,具有实际意义。
上传时间: 2013-07-15
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论文针对两轮电动车辆(EV)用稀土永磁(REPM)无刷同步电动机(SM),分别进行了正弦波和方波两种工作方式下的控制技术研究。论文在全面分析正弦波和方波无刷电机工作原理、调速控制方法及其性能特点的基础上,分别对36VDC电动自行车和96VDC电动摩托车用稀土永磁无刷同步电动机进行了正弦波、方波驱动系统的构建和控制电路设计。 论文采用高集成度智能专用芯片与廉价的EEPROM配合作为核心控制单元,生成稳定的SPWM脉冲信号,构成36VDC正弦波驱动系统,其外围电路简单紧凑,克服了传统SPWM信号产生方法中微处理机程序容易“跑飞”和模拟系统复杂的缺陷。同时,采用专用PWM调制芯片和硬件逻辑器件构成96VDC方波驱动系统,采用宽范围输入电压的开关电源实现系统的控制供电,将直流电机系统常用的电流截止负反馈电路引入无刷电机驱动系统中,提高了大功率方波驱动系统的可靠性,其原理样机性能稳定,负载电流可达30A。 两种系统测试结果分析对比表明:相同结构的稀土永磁无刷同步电动机,采用正弦波或方波驱动控制各有利弊。正弦波驱动采用变频调速,电机运行平稳,利用弱磁调速,还可实现超高速恒功率运行,但易于失步;而方波驱动采用PWM调压调速,电机则具有良好的控制特性,机械特性较硬,起动转矩大,车辆提速快,适于爬坡,但转矩脉动较大。 综上所述,采用方波驱动更适合于两轮电动车辆的运行特点,论文介绍的方波驱动系统在电动车辆应用领域有着较好的发展前景。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:yangbo69
论文分析了混合式步进电动机的工作原理和运行特性。采用简化的磁网络模型,推导了建立二相混合式步进电机数学模型的关系式。并对步进电机的多种驱动技术进行了详细的研究,着重分析和论述了正弦脉宽调制细分驱动技术。文中对整个系统的结构、硬件电路设计及驱动软件编程进行了研究和实现,并给出了系统性能实验结果。 步进电机的使用离不开步进电机驱动器,驱动器的优劣影响着步进电机的运行性能。传统的驱动方式侧重于使步进电机绕组电流以尽可能短的时间上升到额定值,以提高电机高速运行时的转矩,一般步距角较大,且造成低速运行时的振动和噪声加大。针对此问题,开发出一种新型的基于单片机的多细分二相混合式步进电机驱动器。该驱动器以二相混合式步进电动机的静态和动态运行特性为出发点,主要分为数字控制部分、GAL片逻辑综合信号处理单元、SG3525恒流控制电路、驱动功放电路、过流保护及反馈电路和系统供电电源模块等。采用专用集成芯片和可编程逻辑器件,以8位单片机AT89C51为控制核心,实现恒流控制、正/反转运行、过流保护和多档位细分等功能。在器件选型和软、硬件设计方面兼顾了性能与成本等因素,性价比较高且通用性强。 该驱动器样机已完成制作并进行了联调测试,文中给出了测试结果并对所测波形进行了分析。实验结果表明,系统硬件和软件设计合理可行,各项技术指标均达到了设计要求。它与混合式步进电动机配套可以明显地改善步进电动机的运行性能,拓宽其应用领域。
上传时间: 2013-06-07
上传用户:西伯利亚狼
本文研究的电磁阻尼器是一种特殊结构的空心杯发电机,它主要用于对能量的吸收和耗散,达到减振消能的目的,是具有很高单位耗能的能量吸收元件。电磁阻尼器的应用十分广泛,已涉及航天、航空、电力等诸多领域,有着广阔的市场前景。 采用电磁场分析软件建立了电磁阻尼器的仿真模型,仿真分析了电磁阻尼器阻尼力矩与定子、转子结构参数的关系。 介绍了常规空心杯电机与电磁阻尼器的结构、发展和应用,基于Ansoft公司的电磁场分析软件Maxwell 2D学生版软件建立了电磁阻尼器静磁场的二维仿真模型,分别对不同充磁方向、极弧系数、磁极对数的气隙磁密分布进行了静态仿真分析,得出了相应结论。在此基础上,运用Infolytica公司的电磁场分析软件MagNet对电磁阻尼器的二维稳态磁场进行了仿真,研究了如下内容: (1)定子磁路结构中的磁钢材料、磁钢充磁方向、定子磁极对数的改变对力矩特性的影响; (2) 转子结构参数中的转子长度、转子材料、转子厚度、转子平均直径、转子转向的改变对力矩特性的影响。根据所得的阻尼力矩仿真数据,基于Excel软件的曲线拟合和Matlab软件对拟合曲线进行的数值分析,求得了力矩特性斜率与上述参数的关系式。此关系式为探索电磁阻尼器的工程设计方法提供了一定理论依据,具有重要的工程应用价值。 最后,将仿真计算得到的阻尼力矩值与实验测得的阻尼力矩值进行了对比,分析了误差产生的原因。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:元宵汉堡包
近年来,随着多媒体技术、计算机网络与通信技术的的快速发展,传统的监控系统也不断向着新的发展方向进行着不断的更新与发展。进而随着嵌入式技术的出现以及人们对降低监控系统成本和提高可靠性的迫切需求,基于嵌入式系统的网络视频监控系统将成为新的研发热点。 本文的目的是把嵌入式技术与计算机网络技术相结合,构造一个性能稳定且具有较强处理能力的数字化远程视频监控系统。该监控系统以嵌入式Linux系统平台作为服务器端,服务器程序在其上以后台方式运行,等待监控系统环境中的客户机使用浏览器向其发送访问请求,实现在局域网乃至Internet网上对摄像头的远程控制。 文中把系统设计分为三大部分:系统硬件设计、嵌入式Linux在硬件平台的实现和系统软件设计。硬件设计部分首先提出了整个硬件系统的实现方案,接着详细介绍了S3C2410处理器与存储器、以太网控制器芯片以及USB和串口的接口电路设计;第二部分详细叙述了嵌入式Linux在本系统硬件平台的移植实现及应用程序的开发特点,重点讲述了本系统平台上Linux的引导加载程序Bootloader的设计过程;系统软件部分首先介绍了USB接口摄像头驱动在嵌入式Linux下的实现,重点讲述了Video4Linux下视频采集的实现,接着论述了如何实现图像的JPEG压缩,最后针对基于B/S模式的网络通信系统结构,详细阐述了网络通信的具体实现过程和方法。 最后在办公室局域网通过对系统测试,显示了系统运行结果,实现了利用局域网或Internet网对远程环境进行监控的功能。
上传时间: 2013-07-04
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为设计高性能、低损耗的电机,需要准确地分析电机铁耗。本文从铁磁材料的磁化特点出发,以分离铁耗模型为基础,对交变磁化以及旋转磁化条件下铁磁材料和电机的铁耗进行分析和计算,分别从理论和实践角度着重就电机铁耗计算和测量中的一些相关问题作了深入研究。 按照分离铁耗模型,铁心损耗可以分成磁滞损耗、涡流损耗和异常损耗。本文首先从交流磁滞回线的产生机理出发,在Preisach静态磁滞模型的基础上,利用极限磁滞回线的对称性,采用人工神经网络技术,建立了Preisach人工神经网络磁滞仿真模型,实现了对铁磁材料交流磁滞回线的理论计算,为磁滞损耗的理论分析和计算奠定了基础;为对交流磁滞回线进行实测,本文给出了一种采用爱泼斯坦方圈测量铁磁材料交流磁滞回线与磁滞损耗的新方法,该方法克服了环形样片测量法的不足,操作简单,且测量精度高,具有较好的实用价值。利用该方法得到的实验数据很好地验证了理论计算结果。 对涡流损耗以及异常损耗的计算模型,本文系统地给出了其推导过程,对模型中的参数进一步加以明确,并对模型的特点进行了分析。铁磁材料异常损耗计算模型是基于统计学原理推导而来的,模型中参数的确定涉及到铁磁材料的微观特性,本文给出了通过实验确定其参数的具体方法;考虑到工程中异常损耗计算模型是其理论模型的简化形式,文中对两者的差别进行了分析。 在分析电机铁耗时,既要考虑铁心材料本身的损耗特性,也要考虑电机供电方式以及铁心中磁场变化等因素对铁耗的影响。在对铁磁材料损耗特性分析的基础上,本文考虑到局部磁滞回环对电机铁耗的影响,推导了计及局部磁滞作用的电机铁耗模型,并从理论上对C.P.Steinmetz的磁滞损耗经验公式进行了验证,从而明确了公式中经验系数的物理意义;同时通过实验研究,分析了磁化频率对磁滞损耗系数的影响,提出了在磁化频率较高时分段确定磁滞损耗系数的方法;考虑到现代电机控制策略以及供电方式的多样性,本文对正弦波、方波以及三角波电压供电时铁心材料的交变铁耗模型分别进行了推导,给出了其解析表达式,并通过实测证明了模型的有效性;对SPWM这类应用较为广泛的非正弦供电方式,推导了电机交变损耗的一般计算模型,分析了SPWM变频器供电时电机铁耗与变频器参数的关系,给出了其关系的数量表达式; 同时采用改进的爱泼斯坦方圈试验平台对非正弦供电条件下的铁磁材料损耗和电机铁耗进行了实验研究。 考虑到电机铁心制造过程中冲压对铁心材料特性的影响,本文提出了一套简便的对铁磁材料进行冲压影响研究的实验方法,利用该方法,有效地对材料的冲压影响特性进行了分析。在实验研究的基础上,本文推导了考虑冲压影响时的铁磁材料损耗的修正系数,从而在传统交变铁耗分离模型的基础上,建立了计及冲压影响的电机铁耗计算模型。对模型中引入的冲压影响修正系数,给出了详细的推导过程和明确的计算方法,从而使传统的经验修正方法得到改善。 在旋转电机中,除交变磁化外,同时还存在大量的旋转磁化。本文对旋转磁化的物理机理进行了初步探讨,分析了旋转磁化条件下的损耗特点,系统介绍了当前铁磁材料旋转磁化性能以及旋转磁化损耗实验测量和理论计算的方法和手段。 在以上铁耗理论的基础上,充分考虑铁心的非线性及磁滞特性,本文建立了一般条件下的铁心动态电路模型,并将该模型应用于异步电动机铁心等效电路中,推导了异步电动机动态铁耗的分离等效电阻。以一台三相异步电动机为样机,采用以上铁耗的动态分离等效电阻,有效地对电机铁耗进行了分离,从而为深入研究电机的动态铁耗特性提供了便利。 论文最后以一台永磁无刷直流电机为例,对电机的运行特性以及铁心损耗进行了分析计算。分析中应用场路结合法,建立了永磁无刷电机换流等效电路模型,采用镜像法建立了深槽无刷电机电枢反应分析模型;在电机铁耗分析中,推导了考虑旋转磁化的电机铁耗工程计算模型,对样机铁耗进行了理论计算,并通过构建实验平台,对旋转磁化条件下的样机空载铁耗进行了测量,最终理论值与实测值吻合良好,证明了上述方法的有效性。
上传时间: 2013-07-02
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超声波电机(Ultrasonic Motor简称USM)是八十年代发展起来的新型微电机。本文针对超声波电机及其控制技术的研究现状和发展趋势,以我国研究技术相对比较成熟并有产业化前景的行波超声波电机(Traveling-wave Ultrasonic Motor简称TUSM)的伺服控制技术为研究对象,以直径60mm的行波超声波电机TUSM60为研究实例,在特性测试、动稳态性能分析,辨识模型建立、控制策略与控制算法的选择与实现等方面展开研究。本论具体的研究内容为: 在分析超声波电机研究历史和现状的基础上,结合国内外超声波电机特别是行波超声波电机控制技术的发展趋势,重点论述了行波超声波电机及其驱动控制技术的研究进展。 介绍行波超声波电机的基本结构,并从该电机的主要理论基础--压电原理、行波合成、接触模型出发,分析了行波超声波电机定子质点的运动方程.并结合定转子摩擦接触特点,分析了行波超声波电机的运行机理。 根据对行波超声波电机测试和高精度控制的要求,研制出基于双DSP和FPGA的超声波电机高性能测试控制平台。其中控制核心采用了双DSP结构,可以在对行波超声波电机进行控制的同时,将必要的参数读取出来进行分析和研究。为行波超声波电机瞬态特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基础。 对电机的瞬态、稳态特性进行的测试,可以分析驱动频率、电压以及相位差等调节量对电机输出的影响。在此基础上进一步对行波超声波电机的调节方式、控制算法选择方面进行分析,并得到相应结论。 通过对实验数据的总结和归纳,利用系统辨识中的非参数方法,建立在特定频率条件下的近似线性模型。在行波超声波电机工作范围内,辨识若干组不同频率条件下的近似线性模型,将这些模型的参数进行二维或三维拟合,可以得到一个关于行波超声波电机传递函数的模型。辨识模型的建立为合理的选择和优化控制参数,控制效果的验证等提供了行之有效的手段。 在对行波超声波电机的速度控制、位置控制展开的研究中.首先利用遗传算法对常规PI恒转速控制的控制参数整定及修正方法进行了研究;利用神经元的在线自学习能力,研究和设计单神经元PID-PI转速控制器,提高控制系统对电机非线性和时变性的适应能力;为了消除在伺服控制中,单一调节量(驱动频率)情况下,低转速的跳跃问题,研究和讨论了多调节量分段控制方法,并利用模糊控制对控制方法的有效性进行了验证;在位置控制中,利用转速控制研究的结果,研究和设计了位置--速度双环(串级)控制器,实现了电机高精度位置伺服控制。 通过对已有控制系统的改进和简化,设计和研制了具有实用化价值行波超声波电机控制器:并将研究成果应用于针对核磁成像设备而设计的行波超声波电机随动控制系统中,同时尝试了将该控制器用于高精度X-Y两维定位平台。
上传时间: 2013-07-13
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