电机论文
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篇1:电机节能降耗方面论文
引言
近几年,火电机组年利用小时数逐年减少,发电机停机备用时间逐渐增加。在机组长周期停机备用时,采取合理的运行方式,在保证机组正常备用的情况下,尽可能降低备用保养的费用,是必须要考虑的问题,同时也具备可观的经济效益。
1、设备概况
湖南华电长沙发电有限公司(以下简称长沙电厂)2×600MW火电机组是湖南电网的主力机组,是国内首批、中国华电集团公司首座燃煤脱硫脱硝发电机组。发电机为东方电机股份有限公司生产的QFSN-600-2-22C型三相同步汽轮发电机,额定容量为667MVA,额定功率为600MW,额定功率因数为0.9(滞后),最大连续输出功率为655.2MW,级对数为1,定子额定电压为22kV。
发电机采用自并励静止励磁系统,采用水氢氢冷却方式:定子线圈(包括定子引线)水内冷,转子线圈氢冷,定子铁芯氢冷,定子出线氢冷。每台机组设2台定子冷却水泵电机,为YB225M-2型三相鼠笼式异步电动机,电机功率为45kW,额定电压为380V,额定电流为83.9A。2台交流密封油泵电机为YB132N型异步电机,电机功率为7.5kW,额定电压为380V,额定电流为15.4A。
1台直流事故密封油泵,功率为5.5kW。2套氢气除湿装置为北京蓝艾迪电力技术有限公司生产的电子冷凝式氢气干燥机,额定功率为50kW。冷却水取自机组闭式水系统,闭式冷却水泵电机为Y315S-4型异步电机,功率为110kW,额定电压为380V,额定电流为200.8A。
2、600MW机组停机备用期间主要能耗
长沙电厂#1机组接入220kV电网,接带长沙市区负荷,长期并网运行,#2机组接入500kV电网。由于湖南省电力紧张形势趋缓,近几年#2机组并网运行时间较短,长期停机备用。停机备用期间,发电机充氢备用,保持氢压0.300MPa,定冷水系统连续运行,保持水压0.280MPa(定冷水入口)。为保证氢气干燥,投入氢气干燥器及氢气循环风机,投入闭式水系统和密封油系统连续运行,维持运行油压0.850MPa。停机备用期间运行设备及其功率见表1[1]。如连续停机备用1个月,消耗的电能=262.5×24×30=189000(kWh),按上网电价0.47元/(kWh)计算,共计88830元。
3、降耗措施
发电机停机备用期间的能耗主要是辅机的电耗,降低耗电量,是降低能耗的'关键和出发点,因此,主要的节能措施就是在保证发电机可靠备用的前提下,通过优化辅机运行方式来降低能耗。发电机停机后,为保证机组安全可靠备用,一般采用保持额定参数的运行方式。这种方式存在充足的冗余量,在保证安全的前提下实现运行方式的优化,既可节约大量厂用电,又可延长设备检修周期,从而节省设备维护费用。
3.1氢气系统运行方式优化长沙电厂氢气系统运行额定压力为0.414MPa,停机备用时降至0.300MPa运行。考虑到发电机停机备用时没有发热源,不需要进行及时冷却,可以降低氢压运行。机组停运后,将氢压降至0.150MPa,完全可以满足发电机冷却、干燥的需求,同时为优化其他辅助系统运行方式提供了可能性。
3.2定子冷却水系统运行方式优化氢压降至0.150MPa后,此时停运定子冷却水系统,定子线圈内外压差最高只有0.150MPa,小于0.200MPa,氢气不会从线圈的接口处漏入定冷水系统,也符合电力行业规定。基于这种考虑,11月#2发电机停机备用期间,长沙电厂调整氢压至0.150MPa,停运定冷水系统。
3.3发电机密封油系统运行方式优化氢压降至0.150MPa后,发电机密封油系统压力不需要维持在0.850MPa,考虑倒换发电机密封油系统由主机润滑油系统接带,可维持密封油压在0.240MPa,保持油氢差压为0.075MPa,这种运行方式完全能够满足发电机的密封要求。月,#2发电机停机备用期间,长沙电厂调整氢压至0.150MPa后,将发电机密封油系统切换至主机润滑油带,停运发电机密封油泵。调整后系统各参数为:主机润滑油压,0.260MPa;发电机密封油压,0.250MPa;氢压,0.150MPa;油氢差压,0.050MPa。
3.4发电机干燥器及闭式水泵运行方式优化氢压降至0.150MPa后,氢气露点提高至-12.2℃(常压下氢气露点为-22.0℃)。#2发电机停机备用期间,在保证发电机内氢气足够干燥的前提下,停运氢气干燥器,保持氢气循环风机运行。氢气纯度及露点检查结果见表2。QFSN-600-2-22C三相同步汽轮发电机氢气露点要求低于-2.5℃、高于-15℃,降压备用期间,停用氢气干燥器后仍可满足要求,可以保证发电机可靠备用。停运氢气干燥器后,闭式水无实际用户,停运闭式水泵[2]。
3.5注意事项
(1)定冷水系统停用后,将发电机定子线圈内存水排尽,防止长期积水导致定子线棒结垢。
(2)发电机停机备用期间,每天检测#2发电机内氢气纯度及露点,防止发电机内部结露。
(3)发电机氢气纯度降低时,及时进行补排氢置换,保证氢气纯度在95%以上。
4、降耗效果
按照长沙电厂#2发电机年运行2752h、停机备用6008h计算,每年可节约电量262.5×6008=1577100(kWh),节约电费约74万元/年,节约设备维护费用约6万元/年,共计80万元/年,达到了预期的节能效果。
5、结束语
纵观整个工作的全局,有两点需强调:一是节能降耗必须以机组安全可靠备用为前提,不能为片面追求降低能耗而对机组安全产生影响;二是节能降耗工作忌讳“眼高手低”,必须坚持从小处着手,以取得更大收益。电力行业的节能降耗工作对解决我国能源问题至关重要,也是实现我国“十一五”节能降耗目标的根本保证,节能降耗工作已列入各个发电企业的重点工作项目。
降低厂用电设备的电能消耗是发电企业直接增加产出提高能源转化效率的有效途径,应通过借鉴经验和自主创新改革,坚持不懈地把节能降耗工作抓好、做好。
参考文献:
[1]湖南华电长沙发电有限公司600MW集控主机规程:Q/CSFD10301102―2015[S].
[2]电力设备预防性试验规程:DL/T596―[S].
篇2:电机控制系统研究管理论文
关于电机控制系统研究管理论文
摘要:设计了一种步进电机控制系统。该系统通过运动控制卡产生脉冲和方向信号。用MicrosoftVisualBasic编辑界面程序。调用控制卡中的运动函数库,动态改变脉冲频率,控制电机的转向和转速,从而在开环控制状态下实现对步进电机的控制。既提高了实时性和快速性,又方便实用。
关键词:步进电机;运动控制卡;开环控制
1、引言
运动控制系统的上位控制方案一般有单片机系统、专业运动控制PLC、专用控制系统和“PC+运动控制卡”。采用单片机系统实现运动控制,成本较低,但开发难度较大,周期长。这种方案一般适用于产品批量较大、控制系统功能简单、有单片机系统开发经验的用户。许多品牌的PLC都可选配定位控制模块,有些PLC的CPU单元本身就具有运动控制功能,如松下公司的FP0。这种方案一般适用于运动过程比较简单、运动轨迹固定的设备,如送料器、自动焊机等。专用控制系统一般是针对专用设备或专用行业,比如西门子公司的车床数控系统和铣床数控系统等。“PC+运动控制卡”的方案随着PC的普及用得越来越多,将是运动控制系统的主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源,用于运动过程、机械轨迹都比较复杂,而且柔性比较强的机器设备,比如目前很热门的开放式数控系统大多采用这种方案。
本文介绍的控制系统采用的就是“PC+运动控制卡”方案,这是本文的.主要内容。
2、系统组成及硬件介绍
图1示出本系统的硬件组成框图。其中采用德国百格拉三相混合式步进电机(VRDM3910/LHA)及其配套驱动器(D921)。控制卡是成都步进机电有限公司生产的MPC02型运动控制卡。
2.1驱动器面板及其功能设置
图2是D921型驱动器的面板配置及功能。
功能选择:STEP1、STEP2设置电机每转步数;
所有输入信号均为光耦输入。
2.2运动控制卡的结构
MPC02型运动控制卡的结构如图3所示。
该卡插在PC的PCI扩展槽内使用;MPC02卡完成运动控制的所有细节,包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位信号的检测等。它采用先进的专用控制集成电路,具有梯形及S形升降速度曲线。使用68芯SISC接口,外接线可采用屏蔽线缆,以提高控制卡的抗干扰能力。其信号接口定义如下:
脉冲量信号:脉冲/方向(编号17~28);编码器反馈(35~52);光隔电源(29、30)。
开关量信号:限位(55、56、60、61、65、66);减速(53、54、58、59、63、64);原点(57、62、67);伺服使能(9、11、13);偏差清零(10、12、14);外部报警(68);通用输入(31~34);通用输出(1~8);光隔电源(15、16)。
3、运动控制系统的软件
3.1控制卡的软件
在函数库中使用的单位和函数返回值通常约定如下。
3.1.1单位
1)位移或距离的单位为P(Pulse),即脉冲数;
2)速度的单位是P/S(Pulse/sec),即脉冲/秒;
3)加速度和减速度的单位是P/s2(Pulse/s2),即脉冲/秒2。
3.1.2函数返回值
运动库中的大多数函数是整型函数,它们的返回意义如下:
0函数执行正确;-1函数执行错误。
在函数库中使用的函数有如下几种:控制卡和轴设置函数、独立运动和插补运动函数、制动函数、位置和状态的设置及查询函数、I/O口操作函数、错误代码函数和一些其他函数。这些函数实现的运动有如下六种基本类型,如图4所示。
把带有升/降速控制的运动函数称为快速(fast)运动函数,比如fast_pmove、fast_vmove和fast_hmove,把常速运动函数称为常速(con)运动函数,如con_pmove、con_vmove和con_hmove。
3.2软件程序:
运动参数设定包括轴号、初速度、最高速度、加速度和移动距离等;运动控制程序包括急停、缓停、清零、常速和快速等;控制效果显示包括位置和速度等。程序如下:
4、结束语
以专用运动控制电路为主控的运动控制卡的运动控制功能由硬件电路实现,集成度高,可靠性比较好。它只需从微机接收控制命令,然后自己完成与运动有关的控制,几乎不占用微机的CPU时间,使用非常方便,不仅可以大大缩短研制和开发周期,而且还能实现更完善的运动控制系统,能够满足对步进电机的控制要求。
篇3:电机实验报告
课程名称: 电机拖动基础 班 级: 电气11-2
指导老师:
实验一 单相变压器实验
实验名称:单相变压器实验
实验目的:1.通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2.通过负载实验测取变压器的运行特性。
实验项目:1. 空载实验 测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。
负载实验
1. 填写负载实验数据表格
表3 cos2=1
(五)问题讨论
在实验中各仪表量程的选择依据是什么?
根据实验的单相变压器额定电压、额定电流、额定容量、空载电压,单相变压器电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸等。
2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关?
防止误操作造成人身伤害、防止对变压器及其它仪器仪表等设备过压过流而损坏 。
篇4:电机实验报告
电机实验报告模板
课程名称: 电机拖动基础 班 级: 电气11-2
指导老师:****
实验一 单相变压器实验
实验名称:单相变压器实验
实验目的:1.通过空载和短路实验测定变压器的`变比和参数。
2.通过负载实验测取变压器的运行特性。
实验项目:1. 空载实验 测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。
负载实验
1. 填写负载实验数据表格
表3 cos2=1
(五)问题讨论
在实验中各仪表量程的选择依据是什么?
根据实验的单相变压器额定电压、额定电流、额定容量、空载电压,单相变压器电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸等。
2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关?
防止误操作造成人身伤害、防止对变压器及其它仪器仪表等设备过压过流而损坏 。
篇5:单片机步进电机控制系统设计论文
2.1单片机程序设计
通过中断脉冲信号,计算步进电机的运转步数以及圈数,并对其进行记录;实现对步进电机运转速速的'控制;采用端口的中断程序关闭其相关程序,将电机控制在停机状态;通过中断电机的开启部位,将其转换到运行状态,实现电机的运行;PMM8713的U和D端口通过输出高电平,达到控制步进电机运转方向的目的;8279将其接口与自身的8个数据连接口进行连接,当单片机运行到键盘部位时,采用相关端口中断其工作状态,进而达到控制步进机的启动、停止、速度以及方向等,并将其反馈给8279,利用LED将其显示,明确其运转的速度以及方向。
2.2PC上位机设计
设计PC上位机的主要目的就是控制步进电机,利用单片机中相关部位,实现人与机的对话,其利用单片机发出执行命令,实现对步进电机的有效控制。其中,单片机接受的执行命令会存储在相关软件中,其与储存在片内的Flash的相关地址进行比较,不冲突的信息就储存在其中,如与其中储存的信息发生冲突,就会自动中断,有效的保护电机的正常运行。同时,此软件在运行的过程中,应该对晶振中的USART模块进行设置,其相关的控制软件由VB6.0对其进行编写,采用MSComm软件实现实时通讯。
3结语
电机控制系统利用单片机实现控制整个机器的工作,其使用的可靠性较高。在其工作的状态下,为其提供较为便捷的控制方案。通过控制步进电机的运转方向。云状速度以及工作状态等,提高步进电机的工作效率具有非常重要的作用。同时,该系统还能够控制三相电机和四相电机,其有PC上位机对整个步进电机的运行进行控制,使该系统在环境恶劣的情况下运行,确保人员的安全状态;此外,该系统还具有使用范围广、操作简单、成本低廉、实用性强等优势,被广泛的应用在实际生活的各大领域中,并能够发挥其独特地作用,进而提高步进电机的工作效率,创造经济效益。
篇6:单片机步进电机控制系统设计论文
1.1LED和键盘设计
为了能够实现人与机器的对话,单片机的步进电机控制系统设计了3*4键盘以及4*8LED数码管,人们可以直接对其进行控制。该系统通电后,通过键盘输入控制步进机的运转、启动以及转动方向等,由LED管动态清晰显示步进机的转向以及转速。器件8279能够控制系统键盘的输入以及LED的输出,进而减少单片机工作的承载,8279在控制系统工作的过程中,将键盘输入的信息进行扫描,利用其抖功能,避免事故的发生。(下图为LED和键盘模块)
1.2放大和驱动设计
逻辑转换器是步进机控制过程中的脉冲分配器,其是CMOS集成电路,其输出的源电流为20毫安,能够应用于三相以及四相步进机,其工作可以选择以下6种激进方式进行控制;其中,对于三相步进电机有1、2、1-2相;对于四相步进电机有1、2、1-2相,其输入的方式有单、双时钟选择方式,其具有正向控制、方向控制、监视原点、初始化原位等功能。PMM8713器件主要由激励方式判断、控制以及时钟设置等部分组成,所有的输入端都设置有秘制的电路,进而提高抗外界干扰的能力。PMM8713输出能够接受功率驱动电路,其通过驱图1LED和键盘模块动器,输出最大的工作电流,以满足电机工作的需求。单片机通过调节相关端口的脉冲信号,控制步进机的运行状态、运转方向以及运转速度等。
篇7:单片机控制步进电机论文致谢
首先向我的导师周国荣教授致以最诚挚的谢意在近年的学习期间,周老师无论在学习上还是在生活上都给以我无微不至的关怀。导师治学严谨,学识渊博,品德高尚,平易近人,在我学习期间不仅传授了做学问的方法,还教给了我做人的准则。
这些都将使我终生受益。无论是在理论学习阶段,还是在课题的研究与设计,论文的选题、资料查询和撰写的每一个环节,无不得到导师的悉心指导和帮助。导师渊博精深的知识、独特的见解和敏锐的洞察力,都让我终身受益,再次感谢周老师为我所作的一切特别感谢感谢所有参加论文评审的各位老师,感谢你们在百忙之中对我论文给予批评指正还要要感谢跟我同一个课题组的何顺义同学,一年多以来,我们互相帮助,共同探讨,共同进步。同时感谢所有的师兄弟、师妹们在生活和学习上对我的关心、帮助和支持,和大家一起讨论问题的时光总是那么美好。
在论文撰写期间,我要感谢许多让我分享他们宝贵经验和知识的导师及实验室的同门们。他们为我论文的完成提出了许多宝贵建议及真知灼见。与此同时,我还要感谢帮助过我的同门们,他们给我提出了许多宝贵的意见,激发了我写作的灵感,在此表示最深的谢意。
最后,我要感谢我的父母和亲人。正是由于他们无私奉献和一贯的支持与鼓励,才使我有信心和毅力完成全部的学业。
篇8:单片机控制步进电机论文致谢
本次毕业设计及论文能够顺利完成,得益于导师对我指导与鼓励,同学对我的帮助和家人对我的默默关怀、支持与教诲。本人在这里对他们表示最诚挚的敬意和最衷心的感谢!
首先感谢我的恩师欧林林教授和陈宣光工程师。他们扎实的专业基础、渊博的学术知识、广阔的视野、开阔的思维、勇于开拓的.探索精神、严谨的治学态度和兢棘业业的工作作风都对本人有着深远的影响。没有欧老师和陈工的悉心指导和帮助就没有本次毕业设计和本篇论文的顺利完成。在这里向您表示深深的感谢,谢谢你们。
感谢诸暨斯通机电设备制造有限公司及此公司全体人员,感谢你们为提供一个这么好的实习的平台,让我非但在此完成毕业设计还在此学习到了很多企业文化和社会经验,这不只是对我本次论文的完成给予了帮助,更为我以后步入社会提供了宝贵的经历和经验。在此向贵公司及其员工表示深深的感谢!
最后,感谢我的父母,感谢他们多年的养育之恩,感谢他们无微不至的关怀和细心的照顾,感谢他们坚定不移的支持,谨此向他们表示最由衷的敬意和谢意。
篇9:单片机控制步进电机论文致谢
转眼间,我的研巧生生涯就要结束了。回首这大半年来,对这篇论文的定题、理论研究、方案设计、数据收集以及各种细节的探讨,直至论文最终的完成,我的导师陈静教授师始终给予我最重要的的指导与帮助,我要向我的导师表达最诚掌的谢意。论文中的每个字、词、句的使用,图表中的数据是否正确,都包含了导师的心血。陈老师严谨的治学态度、渊博的知识、孜孜不倦的工作精神以及平易近人的工作作风,深深地影响着我,也必将使我终身受益。祝愿导师在今后工作顺利,身体健康,家庭幸福,在后的科研中取得更大的成就。陈老师在进行系统设计的时候,提供了非常大的帮助,包括电路的设计,器件的选型,大方向和细节上都提供了非常大的帮助。同时感谢和我一起在实验室完成论文的同学们在课题研究过程中给予的指导和帮助,感谢你们的鼓励与支持!
感谢我的父母,是你们在我遇到困难的时候给我鼓励和安慰,在我取得成功时给我鞭策,你们深深的爱和无私的奉献始终是我学习与工作的巨大动力。
篇10:电机启动方式分析的论文
电机启动方式分析的论文
摘要:自从第1台电动机问世以来,工程师们就一直在寻找一种合适的方法以避免电动机的突然、剧烈启动。曾经也试过好几种“方法”,但是这些“方法”都必须借助其它的物体才能达到目标,无一能从根本上解决这一问题。不过,新型软启动器问世最终解决了这一难题。现在,ABB公司将简单的布线与电子力学相结合,成功地开发出一系列新型软启动器,使软启动研究又前进了一大步。这种新型软启动器不仅可以在电动机启动过程中对电流和电压实现超级电子控制,还增加了几个新的设计靓点。
关键词:电动机软启动器
1前言
滑雪的人都明白这样一个道理:突然、急剧的拉动容易使人摔倒。而在工业应用方面,许多企业每年都要为他们所使用的电动机(用于驱动风扇、压碎机、搅拌器、水泵、传送带等等)的这种突然、急剧启动浪费数百万美元,每天都有数不尽的交流电动机在不必要的处于重荷之下。
交流电动机的这种突然而剧烈的启动主要会造成以下几个方面的损失:
(1)直接在线启动或星-三角启动产生的电压和电流瞬变容易导致电气故障。电压和电流的瞬变现象可能导致当地的电网过荷,从而引起不良的电压变化,并最终影响到同电网中的其它电气设备。
(2)导致从电动机到启动设备及到强应力等这一整个驱动链的机械故障。
(3)运行故障:例如使管路系统产生压力振动,对传送带上的产品造成损坏,以及使电梯乘坐不舒适。
此外,经济效益问题也是很明显的:每一个技术问题,每一次的故障,都会因维修甚至暂停生产而导致经济损失。在工业企业的生产中,这就会导致预算外生产成本的增加。
2软启动器的开发历程
交流电动机的启动问题由来已久,人们一直在试图找出一种能够彻底解决问题的办法,在此过程中,先后主要研究开发了下面几种启动方式。
2.1星-三角启动器
星-三角启动器是一个较早的解决办法。在启动过程中,电网的相位接头和中性接头之间,电动机定子绕组与启动器进行星型连接,从而可以降低电动机电压,及至降低电流大约(图1);一旦克服主惯量之后,电动机定子绕组在电网相位接头之间的`连接就呈三角形,以获得满电压和功率。然而,这种启动器不能从根本上消除机械和电气瞬变现象,只能使其稍微减弱,使他们穿过时间轴上的两个点――从随后的星-三角切换至原点。
星-三角启动法只适用于正常工况,在其它工况下,从星形到三角形之间的切换有时候比直接在线启动情况还要糟糕。
因此,星-三角启动器对于该问题来说只能算是一个粗浅而有限的解决办法。
2.2滑环电动机
另一个早期的解决办法就是滑环电动机,该电动机由一个经滑环与转子电路连接的启动变阻器启动。采用这种方法,虽然电动机的扭矩仍能维持在足以启动负荷的必要水平,但启动电流已经降低了。
在启动过程中,电动机获得速度,转子电阻逐渐降低,一旦启动变阻器完全脱离电路,电动机就可达到其最大转速,转子绕组也在该点短路,因此,电动机由此点开始作为普通的鼠笼式电动机运行。
滑环电动机的优点是扭矩较高而启动电流受到限制,主要适用于启动负荷较高的电动机,如压碎机和磨坊用电动机;而其不利之处就在于它的机械和电气结构过于复杂,且电刷、滑环、电阻器和接头的使用又使成本(包括维护成本)增加,可靠性降低。
2.3频率转换器
频率转换器从技术来说要优于上述两种解决方法:因为它可以在电动机从启动到正常运行再到停机的每一次运行循环中,对转速、扭矩和功率等所有相对变量进行精确控制;另一个重要的优点就是其控制设备为静态,即没有移动部件。其可靠性因而也提高了,维护工作量很小。
然而,频率转换器的缺点是前期投资成本相对过大,这一点限制了其在很多领域的应用,尤其在那些正常运行中实际上并不要求定时控制的设备中的应用。
不过,随着技术的不断更新以及价格的下降,频率转换器已经赢得了很大的市场。今天,它已在实际应用中取代了滑环电动机。
2.4软启动器
软启动器于20世纪70年代末到80年代初投入市场,它与频率转换器相似,同样以电子和可控硅为基础。可以这样说,它填补了星-三角启动器和频率转换器在功能实用性和价格之间的鸿沟。采用软启动器,可以控制电动机的电压,使其在启动过程中逐渐地升高,很自然地限制启动电流(图1)。这就意味着电动机可以平稳地启动,机械和电应力也降至最小;该装置还有一种附带的功能,即可用来“软”停机。
由于该启动器采用电子式电路,可以相对比较容易地通过安全和事故指示灯增强其基本功能,改善电动机的保护,简化故障查找,如失相、过电流和超高温保护,以及正常运行、电动机满电压和某些故障指示。象斜坡电压和初始电压等所有设定值都可以很容易地在启动器面板上设定。
另外,软启动器除了完全能够满足电动机平稳启动这一基本要求外,还具有很多优点,比如可靠性高、维护量小、电动机保护良好以及参数设置简单。
然而软启动器仍有一个缺陷,那就是不能长时间用于启动扭矩要求很高的电动机驱动装置上。这种局限性主要因为,软启动器实际上是靠将自身电压斜坡式抬升至最大值(而在停机过程中又逐渐下降至设定的关机水平)来完成工作。由于扭矩与电压平方成正比,连接电动机不能从一开始就达到最大扭矩,因此,软启动器更适合于水泵、风扇、传送带、电梯等轻型易启动的设备。
3ABB新型软启动器系列
ABB自从20世纪80年代初就开始研制生产软启动器,其间所获得的宝贵经验已经成功地应用到今天的新系列产品设计之中。最新的PSS系列在许多方面进行了改进(图2),适用于电流3~515A,电源电压208~690V的电动机。
这种新产品系列具有以下几个重要的特点:
(1)集成化:在一定的安装平面上可以安装更多的软启动器。
(2)易于安装:该装置可以用螺丝钉固定到安装板(只需4个孔)上,或者,固定在安装轨上。这两种安装方式的电缆连接都很方便,且面板上有清晰的操作提示。
(3)设置方便:由于只有3种设置(启动电压斜坡、停机电压斜坡和初始电压),软启动器的适用范围很广,面板上刻度标识非常清晰的旋转开关有助于你很方便地设定这些值。
(4)固态电路:这有利于确保最高的可靠性,并将维护工作降至最低限度,即使对于启动和停机非常频繁的设备依然如此。
3.1“内三角”连接
PSS系列中绝大部分启动器都可以与电动机的三角形电路连接,其结果就象一个星-三角启动器(图3),称之为“内三角”连接。这种连接可使软启动器的电流负荷降低,从而使电流控制范围扩大至515A,可以满足任何较小的应用设备,并能够为用户节约更多的空间和金钱。
3.2设计安全耐用
该装置外包装坚固,并且对所有有生命的东西均有良好的绝缘,因此,不怕野蛮装卸,不会对人产生危险。其电路也基本上是无故障设计,即使遇到很难出现的内部故障,该装置也会自动关机以保护所连接的其它设备。
3.3SS03……253~25A集成软启动器
该系列软启动器设计用于额定电流在3~25A,主电压分别为230V、400V、500V以及600V的小型电动机,可以并排安装在DIN轨道上。这些启动器在主电路上都配备有旁路接头,可在正常运行时替代可控硅以减少发热。
每个启动器都可以与控制电压范围在24~110V的AC/DC或者110~480V的AC电路连接,从而减化与现有控制系统的接入程序,减少该装置的换代更新次数。
3.4PSS18/30……30/515适用于18~515A的通用启动器
这种系列的启动器适用于大型电动机,且安装和适应性更强。该系列启动器适用于额定电流为18~300A的电动机,由于它们可以象星-三角启动器一样接入三角电路(图3),适用电流最高可达515A。这一特性使其能够比任何同类产品都更容易替代现有的星-三角启动器以实现更为平稳的启动(和停机)。
固态电路设计(主电路上无机电接头)使这种启动器特别适用于那些需要频繁启动和停机的电动机驱动装置。
所有该系列的启动器均可与一个单独的限制电路连接,从而可设定一个能与任何斜坡时间接近的最大启动电流。该功能简化了设置,尤其对于那些启动时间很长、惯量很高的设备更是如此。
这种启动器还配备了4个LED指示灯,分别表示“开机”、“满电压”、“外部故障”和“一般故障”以及1个内置式重大故障指示继电器。这些诊断功能简化了监测及故障识别。
该系列启动器的设计适用系数为110%~115%,换句话说它们可以处理连接电动机的过电流问题。
内置式旁路信号继电器可用于控制在连续运行或当利用同一启动器先后启动几台电动机时所需的旁路可控硅接头。
4结束语
软启动器对于工业企业来说其好处可谓比比皆是。很少有某个生产场所不需要电动机作为驱动设备,不会得益于ABB的新型软启动器,这是许多ABB软启动器的受益人所得出的共同结论。软启动器的强大的适用功能和精巧的设计特点使其在许多现代企业的“必备设备”清单之列中亦占有一席之地。
篇11:电机技师论文之步进电机的选用
步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例,相应的转速取决于输入脉冲频率。
步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。
选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。
选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的`脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
选择步进电机需要进行以下计算:
(1)计算齿轮的减速比
根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角(/脉冲)
S ---丝杆螺距(mm)
Δ---(mm/脉冲)
(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。
Jt=J1+(1/i) (1-2)
式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s)
J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s)
Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s) W---工作台重量(N)
S ---丝杆螺距(cm)
(3)计算电机输出的总力矩M
M=Ma+Mf+Mt (1-3)
Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10 (1-4)
式中Ma ---电机启动加速力矩(N.m)
Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s)
n---电机所需达到的转速(r/m
in)
T---电机升速时间(s)
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10 (1-5)
Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)
u---摩擦系数
η---传递效率
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10 (1-6)
Mt---切削力折算至电机力矩(N.m)
Pt---最大切削力(N)
(4)负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系,其估算公式为
fq=fq0 1/2 (1-7)
式中fq---带载起动频率(Hz)
fq0---空载起动频率
Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m)
若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.
(5)运行的最高频率与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高频率 时,由矩频特性的输出力矩应能驱动负载,并留有足够的余量。
(6)负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)计算,电机在最大进给速度时,由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有余量。一般来说,Mf与Mt之和应小于(0.2 ~0.4)Mmax.
篇12:电机与拖动课程教学改革研究论文
电机与拖动课程教学改革研究论文
论文摘要:“电机与艳动”是一门理论性与实践性都很强的电气专业技术基础课。笔者通过近六年的教学实践,提出从教学安排、教学方法、教学手段、教学内容、实验实践等方面加大教学改革力度,激发学生的学习兴趣,充分发挥学生学习的积极性和主动性。
论文关键词:电机与拖动;多媒体教学;实验实践
“电机与拖动”是电气工程及其自动化、机电一体化等专业的一门专业技术基础课。本课程由于牵涉到磁场的概念,使教学内容抽象、概念多、公式推导繁琐复杂,难于理解;直流电机、变压器、交流电机各部分相对独立,但又有内部联系;实践性强,但又必须有理论支持,同时还必须具备高等数学、电路与磁路、大学物理等多门学科的相关知识,导致学习这门课程存在着学生难学的情况。因此,必须从教学安排、教学方法、教学手段、教学内容、实验实践等方面加大教学改革力度,激发学生的学习积极性和主动性,增强学生的实践动手能力和创新能力,提高课程教学质量。
一、合理安排授课计划和内容
随着高校课程改革的深人进往我们在教学内容上进行了调整:现在工业应用的大部分是交流电机,直流电机的应用比重有所减小,所以在变压器、交流电机的内容上可适当加大,直流电机所占的比例可适当压缩。从讲课反馈上来看,按照先讲直流电机,再讲变压器,最后是交流电机的教学安排可能更合理些。因为学生在高中和大学物理等课程中已掌握了直流发电机和直流电动机的工作原理,所以接受起来并不困难。变压器的工作原理在“电路”的互感电路章节中有所涉及,它对“电机与拖动”中的内容有所铺垫,同时变压器与交流电机也有联系,可以把它看成是一台静止不动的交流电动机。对比变压器的一次侧电压表达式和交流电动机的定子电压表达式,我们可以看到两者的表达式非常相像,只不过交流电动机多了.项基波绕组系数。当讲到交流电动机绕组的磁势和电势时我们会发现:变压器采用的是集中整距绕组,因此;交流电机为了抑制谐波的磁势和电势,采用短距分布绕组,因此。所以,变压器可以看成是一台静止不动的交流电动机。另外,从它们的`T型等效电路上来看也很相像。当然,在讲课过程中也要注意两者的区别。笔者发现按照上述的讲课顺序进行教学,学生理解会更清晰些。
二、理论联系实际,突出重点.体现课程教学中的主线
“电机与拖动”这门课程中概念很多,因此,教师在讲课时需要把“电路”中牵涉到的概念和定律先复习一下,如左手定则、右手定则、右手螺旋定则、基尔霍夫电压和电流定律、同名端和异名端等。在讲课过程中理论联系实际会使学生更易理解。如为什么转子冲片采用硅钢片叠片冲压而成?目的是为了减少磁滞损耗和涡流损耗。转子上为什么安装风扇?转子冲片上为什么开了小圆孔?目的是为了加强空气对流和散热。电机转动时风扇吸风,空气从转子的轴向通风孔流过,可帮助散热。这样讲述理论联系实际,学生学习就不会感觉枯燥了。
讲完直流电机、变压器和交流电机的每一部分后,要对该部分进行总结,归纳出重点,帮助学生理解和复习。如直流电动机部分里最重要的就是6个方程式和一个定律:(1)机械特性方程式;(2)转矩平衡方程式,(3)电压平衡方程式;(4)惯性定律:电机的转速n不能突变;(5)动力学平衡方程式;(6)电磁转矩表达式;(7)感应电势表达式。
从这6个方程式和一个定律中我们可以分析出直流电动机的启动、调速和制动过程。如根据方程式(7)和方程式(3),可推导出电枢电流的表达式。结合惯性定律可分析直流电动机的启动,由于电机的转速n不能突变,在启动的一瞬间,转速n二0,因此电枢电流为U/Ra。在一般情况下,电压U为额定电压UN,电枢中不串人附加电阻,只有内阻Ra,则电枢中电流过大,易烧毁电机。因此,工业用直流电动机不允许直接启动,要限制启动电流在一个合适的范围内。由电枢电流U/R。的关系可知,可减小分子或增大分母,因此,可采用电枢串电阻或降压启动这两种方式。
对于直流电动机钓调速过程,根据方程式(1)可知,要想改变电机的转速n,对于选定的电机,由于Ce和CT是常数,电机达到平衡状态时T=TL,因此,进行调速能改变的电气参数就只有电压U、电枢回路的电阻Ra和主磁通Ф。由此得到了三种调速方法:降压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。
对于直流电动机的制动过程,根据方程式(1)、方程式(S)和惯性定律亦可进行推导。如能耗制动过程的分析:电动机本来在第一象限电动运行,能耗制动开始时,机械特性方程立刻变化为方程式(8),但根据惯性定律的结论,由方程式(8)可知电磁转矩T为负值。根据方程式(2)可知电动机进入减速状态,即能耗制动过程。当n=0时,由方程式(8)可知,T=0,但负载转矩一般不为0,因此在能耗制动结束时需要采用机械装置卡住转子使之停车。
学生掌握了这些方程式和定律,在不同的情况下分析和灵活运用,就可以抓住直流电动机这部分的核心内容,它对后续课程的学习帮助很大。同理可归纳出变压器和交流电动机的核心要点,这里不再赘述。
三、充分利用多媒体等教学手段
本门课程如果仅靠板书来讲解,不仅授课进程缓慢,影响教学进度,而且学生理解吃力,教学效果比较差。 例如,三相旋转磁场的产生过程,该部分比较难理解,学生容易产生厌烦情绪。为此我们精心设计和制作了PowerPoint图片和Flash动画等教学课件来演示三相旋转磁场的产生过程,同时采用电机实物进行现场演示。在一台去除了转子的交流电动机定子内部放置一个小磁针,在三相对称绕组上加上三相对称电源,将直观地看到小磁针转动。将三相交流电源中的任意两相电源线对调后,发现小磁针转动方向会改变。这样,学生就直观地看到了交流电机旋转磁场的正反转,便于理解交流电动机的正反转。由此我们就可以提出问题:为什么小磁针能够转动?采用这种方式在多媒体教学过程中解决问题。即提出问题一分析问题一解决问题。通过这样的教学手段,能够锻炼学生独立思考能力和独立解决问题的能力。
采用多媒体等教学手段,结合理论知识进行分析和讲解,教师可将复杂、枯燥的内容变得直观、容易理解,给学生留下深刻的印象,学习过程也变得轻松愉快,教学效果很好。
但对于变压器、异步电动机的运行分析,采用传统的板书教学模式比较好,因为这些部分需要进行逻辑推导,采用板书教学有助于学生前后连贯地分析和理解。所以,在教学过程中要因地制宜,在适当的章节采用并加强多媒体教学。
四、理论教学和实验实践教学相结合
为了增强学生对电机结构的感性认识,我们在教学计划中安排了一周时间进行交流电机的拆装实习。通过拆装实习可帮助学生掌握电机内部结构及工作原理;掌握电机绕组拆卸、绕制及电机装配过程;掌握电机测试和检修的方法;掌握相关电工仪表使用。学有余力的学生可以向实验室教师申请选做实验。学生自已查阅资料选题,设计实验线路和接线步骤,分析实验数据,培养学生的独立工作能力。
此外,我们也积极开展校外实习活动,即组织学生到工厂进行参观实习,实际观看各种电机和变压器的接线和工作过程,了解各种电气设备的功能和使用。经过和厂方协调,让工人师傅现场示范不同类型电气设备的操作,让学生对各种生产机械的主要结构及操作情况有亲身体验,从而为讲授相关生产机械的电气控制打下基础。通过校外实习可提高学生的工程意识与实践能力,为将来的就业增加磅码。
五、通过网络平台与学生互动,加强交流
“电机与拖动“这门课程已申报洛阳理工学院精品课程。我们把很多教学资源放在校园网上供学生下载观看。学生只要登录校园网,就可以学习和观看教学录像。我们在网上提供比较新颖的资料:如欧美国家和我国的电机发展简史,西门子公司生产的步进电机和伺服电机,日本三菱公司的变频电机的图片和直流无刷电机的实际应用等。通过上述措施提高学生的兴趣,从而提高教学效果。
另外,我们在精品课程网站上建立了BBS,学生有任何关于“电机与拖动”这门课程的疑问都可以提出来,教师抽出时间集中进行解答。通过这种形式与学生互动,使学生能共享教学资源,加强对所学内容的理解,方便学生学习。
六、重视习题课的作用
在课堂教学中通过对学生的提问,了解学生的理解程度和错误原因,帮助他们纠正错误。在习题课上精心选择两三道计算题让学生进行解答,然后对计算过程中出现的问题进行讲评。在讲评过程中,分析学生的解题步骤,了解学生的解题思路。争取实现一题多解,从而有利于学生的发散性思维和演绎能力的培养。对学生解题中出现的错误及时指出,避免重复犯错,起到事半功倍的作用。针对学生学习过程中的薄弱环节,适当调整教学安排,有的放矢,从而更好地完成教学任氛
七、结束语
笔者在近六年的教学实践工作中,积极采用多种教学手段进行教学改革实践。“电机与拖动”课程教学改革取得了显著的效果,达到了预期的教学目标。从学生的反馈来看,教学改革是成功的。当然,教学改革是一项长期艰巨的任务,还需要任课教师不断地完善。
篇13:双DSP电机控制数字平台设计论文
双DSP电机控制数字平台设计论文
摘要:和异步机的各种控直接转矩控制目前已经应用到同步机制系统中,由于其采用BangBang控制,长控制周期将导致大电流和大的转矩脉动这两个突出问题,要使控制性能更为优越必然对控制周期提出更高的要求。提高控制平台性能是解决这些问题的有效途径之一。TI公司的系列DSP是电机控制领域常用芯片,针对电机控制设计的事件管理器具有突出优点。3X系列DSP则是性价比很好的通用芯片,浮点运算,数据处理速度快。为此采用双DSP系统结构,从电机控制领域特点出发,利用TMS320LF2407A控制上的强大功能而专注于控制方面的工作;TMS320VC33浮点运算能力强,则进行数据的分析和处理。使用双口RAMCY7C025实现双机之间的高速数据交流和通信,使得不同MDSP优势充分体现,协同工作,大大提高控制平台的性能。
关键词:电机控制;直接转矩控制;双DSP;双端口RAM;通信
引言
直接转矩控制[1]是目前广为研究的电机控制理论之一,已在异步机上取得了成功,而在同步机方面的应用也已有了一定发展[2]。由于该理论直接对转矩进行控制,故瞬态性能得到了显著的改善。但是,由于其采用的是BangBang控制,控制周期过长会使电流过大;同时大周期会使转矩脉动加大。为了解决这个问题可以从控制策略上加以改进,比如采用SVMDTC[3]来取代传统DTC方案;也可以在控制平台上加以考虑,提高处理器速度,缩短控制周期。以单个DSP为核心的控制平台(常见的芯片如TI公司的2000系列),由于既要完成复杂的算法,还要执行数据采集、控制信号输出、系统保护以及人机交互等一系列操作,无法有效地缩短控制周期。在综合考虑了各种数字信号处理器的性能之后,决定采用双DSP并行工作的体系结构;并同时考虑到该控制系统的特点,即在每个控制周期内两个DSP之间交换的信息很少,不同于诸如图像采集系统[4]那样,需要大流量的数据交换。由此采取了一系列特殊的设计思想。首先,在芯片的选型上兼顾了各自不同的特点,即专用于电机控制领域的芯片TMS320LF2407A专注于控制;高速通用数据处理芯片TMS320VC33则着眼于复杂算法的实现,从而充分利用了各自的特点。其次,针对电机控制这一特定领域,需要采集的数据相对较少,同时反馈的也只是计算结果,即PWM波发送策略,并无大量中间结果,因此,需要考虑的重点是控制方法的实现,和数据采集的实现必须占用尽可能少的资源。同时由于数据量较少,可以用较小的代价来实现数据的冗余,使得数据处理时更加灵活和方便,DSP之间并不一定保持同步工作状态。为了实现两个DSP之间的数据交换和通信,选择了双口RAM作为两者之间的媒介。并从硬件和软件上相互配合,避免存储空间争用[5]的同时,使得数据存储过程尽量少耗费各种资源。
1 硬件系统构成
TMS320LF2407A最突出的特点在于其事件管理器模块:共有两个事件管理器EVA及EVB,提供了8个16位脉宽调制(PWM)通道。这些都是针对电机控制而设计的,在PWM波的产生上相当方便可靠;可编程的PWM死区控制可以防止上下桥臂同时输出触发脉冲而导致直通。同时每个模块还提供了两个外部引脚PDPINTA和PDPINTB,当该引脚上出现低电平时事件管理器模块将快速关闭相应的PWM通道,起到保护作用。片内模数转换模块为数据采集提供了高性能的A/D转换器,最小转换时间只有500ns。由于转换时间是整个控制周期的组成部分之一,快速A/D对于缩短控制周期是非常有利的。
TMS320C3X系列DSP芯片是一种性能价格比很好的浮点处理芯片,具有很高的数据处理速度。片内部分拥有34K×32位的RAM,在程序运行期间,所有的数据都位于其中,从而能够充分发挥哈佛总线结构所带来的数据吞吐量大、运算快的优点。在算法实现上,由于采用了浮点计算格式,将使计算精度得到提高;采用编程语言C会使程序编写效率大大改善,这对于需要用复杂算法实现的控制策略来说是很重要的。
双口RAM的特点在于具有两组相互独立的地址线、数据线和控制线,片内包含的控制逻辑解决了三个重要的问题:处理器之间的信号关系(中断逻辑);两个CPU正在使用同一地址时的时间关系(仲裁逻辑)和把一块存储器临时分配到某一边的硬件支持(旗语逻辑),从而保证双机之间数据、信号交流的正确进行。
仲裁逻辑(忙逻辑)每块CY7C025允许两个CPU同时读取任何存储单元(包括同时读同一地址单元),但是不允许同时写或者一读一写同一地址单元,否则就会发生错误。双口RAM中已经有相应的仲裁逻辑电路来解决这一问题:先行稳定的地址端口通过仲裁逻辑电路优先读写,同时内部电路使另一个端口的BUSY信号有效,并在内部禁止对方访问,直到本端口的操作结束。BUSY信号可以作为CPURDY信号的来源,从而使得CPU处于等待状态。
当双口RAM单片使用的时候,问题相对简单,但是,在现代数字系统中,由于数据总线的宽度往往可以达到32位甚至更宽,这就需要多片双口RAM来进行位扩展。此时如果出现同时访问,将有多块双口RAM处于工作状态,如果依然象单片工作时那样,每块双口RAM都使用自己的仲裁逻辑,则很可能出现一种情况,即第一片仲裁使得BUSYL变低,而第二片仲裁使BUSYR变低,这样两边的CPU都会处于等待状态。为了避免这种情况的发生(BUSY信号死锁),可以使用主从模式,使得当多块芯片一起工作时,只使用主片的仲裁逻辑,并迫使从片跟随主片。主从模式的电路连接如图1所示。
主芯片的BUSY信号接上拉电阻作为输出,从芯片的BUSY信号作为写禁止输入,当主芯片处于BUSY状态时,从芯片接收这个状态,同样处于忙状态,从而避免了死锁的发生。
中断逻辑另一个重要的内部电路结构,它允许双CPU通过端口直接进行通信。CY7C025最高位的存储单元1FFF作为右边端口的中断信箱,次高位存储单元1FFE作为左边端口的中断信箱。各CPU可以读取双方的中断信箱,但只能写对方的中断信箱。当一端写入对方的中断信箱时,对方就会产生一个中断信号;读自己的中断信箱则清除自己的中断信号,读对方的中断信箱不会清除中断信号。
旗语通信逻辑可以使双口RAM暂时指定一块存储区,只供一端的CPU使用,称之为独占模式。CY7C025配置了独立于RAM阵列的8个旗语锁存器,用于标志双口RAM是否处于独占模式。独占模式也可以用来避免地址仲裁问题,因为,它是一种使两边不同时使用同一地址的方法,通常也叫做软件仲裁。
控制平台结构框图如图2所示。
电机由IPM来驱动,霍尔元件检测相关物理量,通过信号调理电路给A/D转换器,转换结果由LF2407A存储于双口RAM中,并由VC33读取用于计算。调理的同时保护电路也进行相应的检测,在意外状况发生时随时切断触发信号。VC33将获取的数据进行分析和计算,所有的数据处理都由VC33完成,只将计
算结果反馈给LF2407A,并由此产生相应的控制信号,通过接口电路来控制IPM工作。同时预留了D/A及串口输出等相关外围电路,用于实现显示、检测、与其它系统通信等各项功能。LF2407A和VC33优势互补,并行工作,控制周期的长短主要取决于算法实现时间。原有的控制软件(以C32为控制平台)需要100μs左右,在采用了新的控制平台后,整个控制周期减小到20μs左右。
2 双端口RAM存储争用解决方案
在双机的数据交流过程中,存在存储空间争用问题,常见的解决方案有如下几种。
――硬件方案最简单的方法就是上面提到的使用双口RAM内部的仲裁逻辑,要求两边的CPU都具有RDY引脚,从而插入相应的等待周期。对于8098单片机,DSP都具有这样的资源,而且只需要硬件支持,相对简单。如果不具备RDY引脚,如8031单片机,则不能采用此种方法。
――中断方案需要硬件和软件的同时支持。将双口RAM的左右中断信号输出引脚和CPU的'外部中断输入引脚相连,并编写相应的中断子程序。
――旗语方案同样需要硬件和软件的同时支持,我们也称之为软件仲裁。其步骤为申请独占区域、判断申请是否成功、释放独占区域。由于两边不同时使用同一地址,所以也可以避免争用的发生。
本系统设计时综合了各种情况最后选用了硬件方案。这是因为使用中断方案软件编写复杂,频繁中断跳转在算法和控制都较复杂的情况下,对于软件的可靠性和稳定性是不利的;采用旗语方案则控制相对复杂一些;硬件方案具有简单可靠的特点,存储空间的争用完全由硬件解决,即当发生存储空间争用的时候,决定先行稳定的端口优先进行访问,另一端口则插入等待周期。由于DSP的快速性,不同于以往的单片机将产生很长的等待周期。针对本系统考虑,即使是最坏的情况:每个控制周期内传递数据8个,LF2407A一次读/写周期50ns记,共需要0.4μs。当然这完全由硬件来实现,若考虑软件上共同配合,则可以更有效地减少等待时间。而且0.4μs和20μs的控制周期相比,所占的比重非常小,并不会给系统性能带来显著影响,系统可靠性和稳定性也能够得到保证。这也正是本系统的特点所在。
3 TMS320C2407A/TMS320VC33与
CY7C025之间通信的实现
LF2407A的数据总线宽度和地址总线宽度都是16位,单片CY7C025就足够了。VC33的数据总线宽度是32位,可以采用两片CY7C025以主从模式进行宽度扩展(见图3),这样每次VC33读取数据时就能一次读入两个LF2407A的采样数据。也可以采用单片CY7C025,虽然没有完全利用VC33的数据宽度,但是,从电路设计上来讲相对简洁。由于本系统双口RAM的作用主要是起到数据传递的作用,不需要保存大量的中间结果以及已经使用过的数据,因此,需要的存储空间不是很大,单片双口RAM就已经足够。具体的接口电路见图3,片选等控制信号由译码电路产生。
地址空间分配综合了不同DSP的空间资源分配要求,具体见表1。
表1 地址空间分配表
起始地址
终止地址
LF2407A
0X8000H
0X9FFFH
VC33
010000H
011FFFH
4 软件功能实现
双DSP协同工作的关键是相互通信和数据交流上的密切配合,可通过硬件仲裁电路来完成这一任务。但是如果仅仅用硬件完成,如上分析,毕竟等待时间还要0.4μs左右。如果辅以软件配合,则可以有效地减少等待产生的情况。
首先,冲突可能发生在同时写同一个存储单元。在数据写的时候采用如下措施可以避免这种情况的发生:如图4所示,将读/写的存储空间独立开来,显然LF2407A和VC33在写的时候就不可能产生冲突,避免了等待的发生。
其次,冲突可能发生在一读一写同一存储单元的情况下。以LF2407A写数据,VC33读数据为例,上面分析的产生0.4μs等待时间的情况是基于如下假设:将8个数据依顺序存储于同一地址单元。即LF2407A存第一个数据时发生冲突,VC33产生等待时间50ns,等待结束VC33读数据,此后LF2407A将第二个数据覆盖前一个数据存储,依次类推得出的结果就是8×50ns=400ns。
事实是我们有足够的地址空间用来存储每批数据,将8个数据按顺序存放在不同的地址空间,此时的情况如下:LF2407A存第一个数据时发生冲突,VC33产生等待时间50ns,等待结束VC33读数据,与此同时LF2407A也开始写第二个数据于下一个存储单元中。两者同时进行,我们只要保证VC33读完的时候,LF2407A第二个数据已经写完,则不会有冲突发生。针对本例,由于两者时间不同(LF2407A为50ns,VC33为13.3ns),VC33读得较快,只要在软件编写上增加40ns左右的循环,就能保证如上的要求。当读/写反过来的时候,则不存在这样的情况而能顺利配合。这样,最终的结果是只增加50ns的等待周期,对于本系统完全可以接受。
由于两个DSP并不同步工作,所以,LF2407A可以采样尽可能多的数据并保存,VC33只选用最新的数据用于计算,这样就能保证数据的冗余。程序流程如图5所示。
5 结语
双DSP控制系统综合利用了TMS320LF2407A和TMS320VC33芯片的优势和特长,两者在控制和计算上分工明确,并行工作。利用双口RAM实现数据和信息的交流的时候,针对电机控制系统采样数据相对较少的特点,从硬件和软件上相互配合,在解决存储空间争用的同时,很好地解决了等待时间等资源的浪费,也避免了数据交换时利用中断造成的软件不稳定。实现了两者之间的协调工作,大大缩短了控制周期,提高了控制平台的性能。对于低电感同步电机直接转矩控制时,由于控制周期过长而引起电流上升过大的问题能很好地加以解决,同时也使转矩脉动明显减小。
篇14:电机工程师个人简历
一份电机工程师简历能偶成为高质量、高水平不仅仅是其华丽的内容,更为重要的是们能够让对方信服,能够具有很高的说服力。
个人信息
yjbys
性 别: 男
年 龄: 31岁 民 族: 汉
工作经验: 5年以上 居 住 地: 浙江台州 椒江区
身 高: CM 户 口:
自 我 评 价
1.有独立的判断能力,有较强的责任心和敏锐的洞察力;
2.动手能力强,能吃苦耐劳,有较好的沟通协调能力和团队合作精神;
3.我相信实力可以证明一切!
求 职 意 向
希望岗位: 机械(电)/仪表类-机电一体化
寻求职位: 机电.电磁设计工程师
希望工作地点: 浙江台州
期望工资: /月(可面议) 到岗时间:随时到岗
工作目标 / 发展方向
目前职位电机,电磁设计工程师,希望能有更好的发展机会.
工 作 经 历
▌-09--至今:无
所属行业: 生产、制造、修饰加工(其他)
担任岗位: 机械(电)/仪表类/机电一体化
职位名称: 电机工程师
职位描述:本人从事电机设计行业,主要负责:国内外出口的单相/三相电机/水泵的电磁设计及改进,研发(新产品开发,老产品优化)降低成本,提高产品性能;
1.从事设计各类Y/Y2/Y3系列以及YE2(IE2)/YX3/YE3(IE3)系列高效三相异步电机。以及(YDT/YD系列变速电机,YT风机专用电机,电磁调速电机,变频电机等...)
2.从事设计各类YL/YY/YC/YU系列单相电机以及NEMA标准电机。
3.并可根据客户要求进行电机新产品的设计开发,(如双电压,双频率电机等)以及非标电机电磁设计及优化。
教 育 经 历
-08--2008-07 北京工业大学 机械类/机械电子工程专业 本科
技 能 专 长
语言能力: 其他:良好; 中文普通话:良好
计算机能力: 高级
其它相关技能:
1.熟悉电机行业标准,技术参数,质量要求,了解电机行业前沿技术,对电机的设计及改进有独到见解;
2.熟悉电机理论,对各种类型的单相/三相异步电动机电磁设计精通,以及定转子模具开发;
3.熟悉单,三相交流异步电机制造工艺 ,电机制造原理, 定子绕嵌工艺..等;
4.熟练使用AutoCAD等工具绘图软件,以及熟练运用办公自动化软件。
拓展阅读:有针对性的写个人简历 需要注意的细节部分
求职者编写个人简历就是为了更好的求职,能够顺利的获得想要的工作,很多人在求职中没有明确的目标,这样显然是不行的。首先在编写个人简历的时候,就需要根据求职目标来有针对的而写。个人简历的写作技巧有很多,像是个人简历中软技能的写作、语言的使用等等。而有针对的写个人简历,也有很多细节技巧需要注意。
(1),职位描述
职位描述是对职位需求的描述,在求职中有针对性的写个人简历则必须要有一定的求职目标,也就是是求职的.职位番木瓜。 职位描述数对职位需求的文字描述,在编写个人简历的时候,对其职位描述有两个方面的细节要求,一者是职位描述的准确性,二者是于个人简历的的相互匹配性。在个人简历中,职位描述必须是以简历整体为主。
(2),职位的需求
职位的需求是求职者对工作的需求,也是企业公司对职位人才的需求。在编写个人简历的时候,想要有针对的来写,则就要注意的的其职位需求方面。当然首先就是自己对职位有没有需求,其次是企业公司需求多少人次,需求怎样的人才,能够的在个人简历中体现出来,则就可以大大提高简历的通过率。
(3),个人能力
每个人的都具有一定的能力,这是生存竞争的基础,当然很多人的能力也不只是一点两点。但是在编写个人简历的时候,要有针对的写个人简历,则就要求能力与职位的相匹配。能力写的再多,不是职位需求的则就没有任何竞争力。
篇15:电动车之电机
电动车之电机
电动汽车之电机 文章摘自 崔纽藏《车辆》
题词:用技术创新来降低电动汽车之成本
摘要:电动国汽车的主要成本在电池、充电机、电机和控制器,以快速充电的电池和充电网络之保障,减少电池车载量,以组合电机和磁力驱动器来替代主电机和电子调速控制器,机械变速箱和离合器,以降低成本,用自主知识产权的驱动技术来取代汽车电子控制技术,免得日后受制于外国专利。
国内中低档轿车价格日趋下降,2004年10月份国内奥托和吉利竞争推出极低价轿车,3万元/辆以内,相比这下:电动汽车目前成本仍高居不下,究其原因是:电动汽车目前尚处于研发阶段,样车和试运行阶段,根本无批量可言,这是与流水线生产燃油汽车所不能比拟的,这是现实,也是可以理解的。
同时目前各式电动汽车能示范运行的,都是在原燃油汽车的底盘、车厢之基础上改装而成的,即将发动机、油箱等系统全数拆下,然后装上电动机,电池等相关配套设备就形成电动汽车,而混合动力是在原然油系统基础上加装一套电池、电气驱动系统,形成了油、电混合驱动系统。那么,电动汽车成本主要就在电池、充电机、驱动电机、控制器和电源转换设备等产品组成,约占到整车造价成本50―60%。
目前以纯电动汽车为例,电池有采用铅酸电池、镍氢电池、锂电池,电源有的采用直流电源、驱动直流电机,有的将车载直流电源经逆变器转换成交流电三相380V,供给三相异步电机,采用变频设备来调速。
电池品种不同和储电量不同,其总体造价差异很大,另外电动汽车之储电量加大多少,使成本成倍增长,如锂电池装备轿车,如续行里程300km,电池成本约4万元以上,500km以上续行里程,电池成本为8万元以上,这种研发思路是白天行驶晚上充电,为了使续行里程不亚于燃油汽车,就构成了电池成本的居高不下。
电动汽车驱动电机不同,其成本也差异甚大,若采用直流有刷电机,车载电源可直接供给电机,使用这种电机采用晶闸管式控制器斩波方式调速。目前电动汽车用直流有刷电机已经能满足电动汽车使用要求,但由于产量有限成本很高,品种规格不多,选择余地较小,晶闸管控制器原采用外国公司如意大利和美国产品,现在可以国产化,成本较高,同时关键元器件均采用外国公司生产和控制。
若用直流无刷电机,其必须与控制器一体制成,成本更高。以调电源脉冲宽度来调电机转速,优点是体积小,重量轻。电机能国产化,控制器的关键元器件均由国外公司生产,成本降下来可能性不大,且目前这种电机与电动汽车一样属研发阶段,形不成批量,成本高就在情理之中。
若用交流异步电机作为电动汽车驱动电机,其优点:体积小、重量轻,国产质量不差,由于车载电源系直流电,需将电源经逆变器转换成交流电,汽车电机电压380V左右,功率在几十kw不等,其逆变器功率不小,成本也不会低到哪里去,交流电机调速由变频方式调速,交流异步电机采用变频变压控制(VVVF)和磁场定向控制(FOC)也称
矩量控制或解耦控制、变极控制。变频控制器国产、进口都有,但关键元器件均为进口,因此,要降低成本也不太可能。
至于正在研发中的磁阻电机,也要由电子控制器来控制调速,其成本情况与上述相同。开关磁阻电机采用模糊滑模控制(FSMC)方法来控制电机和调速,它若没有这种电子控制设备,电机就不能工作。
电动机的转速越高则电枢绕且切割磁场越快,产生的反电势越高。反而限制了电流,使转矩降低,低转速下却可输出较大转矩。因此在阻力较大的路面或走上坡路时,由于转矩较大,所以要消耗较大的电流,换句话说,电动机在低速运动,电动车在慢速行驶时,电流输出并不小,只是电压降低了。
电动机要调速度,就得通过改变电压来实现,这是电动机调速的理论基础。而将车载电源之电压降低至电机调速之低电压,将有限的电源消耗在频繁的调速中,是一种浪费。
电机最高效率在额定转速那里,往下调速就效率低,转速越低效率越低。而为了提高车载电源的利用率,应该希望电机的效率越高越好。
电动汽车驱动电机,要求启动、爬坡时高转矩,高速行驶时要求低转矩,要求变速范围大。直流有刷电机、直流永磁无刷电机、交流异步电机、磁阻电机是目前电动汽车驱动电机的主流技术和首选机型,它们有一个不可避开的设备,电子控制设备和微机控制技术,这个构成了电动汽车成本的主要部份之一和技术障碍,目前核心技术掌握在外国人手中,我们要就得向他们购买,将来中国各种电动汽车推开形成产业,或有朝一日中国能出口电动汽车时,国外控制器核心技术拥有者会象彩电、DVD一样,来收专利费,这是后话,但这种可能并非天方夜谭。
若要降低电动汽车总成本,只能在电池、充电器、电机、控制器产品方面作文章。要用技术创新的思路来改变这一局面,发明出一种新的电机驱动,变速机构系统和电池充电模式,走自己特色的路。
如果在电动汽车上电池装的少,在确保电机正常运作,同时在各种路况运行条件下,不损害电池寿命的前提下,以一次充电续行里程200km左右,也即所载电池供电机,整车工作2―3小时,然后在快速充电机上补充电源,这就要求电池能以1C以上或2C--3C电流充电。另外电动车应在一个城市一个区域行驶,在它们的行驶范围内有公用充电站,在极短时间内如10分种、15分钟将电池组充至80%--90%,能行使
100km--150km。电动汽车本身配有车载充电器,回家在车库里慢充电,车载电池装得少,整车质量就小,能有效增加载荷,造价也低。
电动机应采用直流有刷电机,稍作改进后直接驱动,不用逆变电源,削去这一块成本,电机调速问题不采用暂波,调脉,调频率的通常做法,改用调内燃机油门的原理,车用驱动电机之功率,分解成若干个小功率电机,组成一个组合电机,该组合内的各个电机功率相等或功率大小不一,在启动、加速、轻载、重载、爬坡、怠速时分别启动或关闭其中几个电机,使之工作或停机。即驾驶员根据电动汽车实际运行状况来调节
电机工作的数量和总功率,而工作的电机始终以额定转速恒定输出转速和扭矩,而不必对其进行调速,这样就不再用电子控制器和调速器。 多电机驱动能减小整车主电机的电流和额定值功率,减小单个电机驱动时所需大电流对车载电池的冲击,这点对已使用较长时间寿命的电池和车载电池组内所储电量不多时的电池情况犹为重要和关键,能延长电池使用寿命。
目前在研制的电动汽车,其驱动机构中,有的仍保留原汽车中的机械变速器和离合器,这主要是电动机调速控制的不是很理想所致,因而保留了它。应取消原机械变速箱和离合器,采用磁性驱动器,来无极变速,通过调节主动和从动器件的间距,就能达到变速箱离合器的作用,与组合电机二者配合,就成了一个有机整体的电机驱动系统。磁力驱动器调速可和单个大电机进行匹配也可与组合电机之几个小功率电机进行匹配,在这种匹配中,电机始终以额定转速在工作,由于磁力驱动器的调节,电动车的车速快、慢有变化,这时电机的负载,转矩就跟着变化,即整车需要大的转矩,电机或电机组就输出大转矩,反之就输出小转矩,电机的转矩变化随整车之需要而变化,电机的功耗也随之变化,这样就做到整车需多少转矩,电机就输出多少转矩,就耗多少电,既节能又不必通过复杂的电机控制系统。电机运行时,转速越高,转矩越小,转速越低,转矩越大,这就是载重负载大,或爬坡时要降低转速加大转矩,而和电动机正好达到了统一。中国稀土永磁材料在世界上 居优势地位,应着力开发应用,而用直流稀土永磁有刷电机与磁力驱动器,就完全利用稀土永磁材料,完全具有中国自主知识产权,整个成本也大大低于“电机、控制器、机械变速箱、离合器”的总成本。而且将来也不受制于外国公司。
电动汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车,它们都以电动机来驱动行驶的,若组合电机和磁力驱动器能应用到这些车上,对这种车型的总成本会降低很多,这样就容易为市场所接受,与内燃机汽车相比,更具竞争力。因此组合电机和磁力驱动器的研发,将对电动汽车研发,产业化起到推动作用,具积极意义。
如果用价格甚低的汽车如奥托、吉利,3万元/辆,撤除发动机、离合器、变速箱、油箱、供油系统等,那么扣去这一块成本约5000―6000元左右,那么整车成本约2.5万元/辆左右,然后配上电池组,车载充电机、电机、磁力驱动器等,其总成本在3万―3.5万元套,那么经济型家用或出租用电动轿车,其成本在6―7万元左右是可以实现的。这种轿车是有竞争力的,而且电费经测算约10元/100km,每100km耗电18kw/h左右。一般普通轿车每百公里耗油为8升/100km,按2004年10月份油价
3.63元/升计,约30元/100kw的耗油费。前者是后者的1/3,如果2005年实施燃油税,那么油耗用将进一步增加,而电动汽车目前应属扶持对象,而且电费2005年变化不会太大,其耗电费也不会增加,两者相较,电动汽车在运行费用方面是有竞争力的。
电动汽车驱动电机性能比较
摘要:驱动电机系统是电动汽车的关键技术之一。本文对电动汽车的几种典型驱动系
统进行了定性分析,对它们的性能进行了比较,指出了它们各自的优缺点。
关键词:电动汽车;驱动电机;分析;性能比较
人类与环境共存和全球经济的可持续发展使人们迫切希望寻求到一种低排放和有效利用资源的交通工具,使用电动汽车无疑是一种很有希望的方案。
现代电动汽车是融合了电力、电子、机械控制、材料科学以及化工技术等多种高新技术的综合产品。整体的运行性能、经济性等首先取决于电池系统和电机驱动控制系统。电动汽车的电机驱动系统一般由4个主要部分组成,即控制器。功率变换器、电动机及传感器。目前电动汽车中使用的电动机一般有直流电动机、感应电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷电动机等。
1 电动汽车对电动机的基本要求
电动汽车的运行,与一般的工业应用不同,非常复杂。因此,对驱动系统的要求是很高的。
1.1 电动汽车用电动机应具有瞬时功率大,过载能力强、过载系数应为3~4),加速性能好,使用寿命长的特点。
1.2 电动汽车用电动机应具有宽广的调速范围,包括恒转矩区和恒功率区。在恒转矩区,要求低速运行时具有大转矩,以满足起动和爬坡的要求;在恒功率区,要求低转矩时具有高的速度,以满足汽车在平坦的路面能够高速行驶的要求。
1.3 电动汽车用电动机应能够在汽车减速时实现再生制动,将能量回收并反馈回蓄电池,使得电动汽车具有最佳能量的利用率,这在内燃机汽车上是不能实现的。
1.4 电动汽车用电动机应在整个运行范围内,具有高的效率,以提高1次充电的续驶里程。
另外还要求电动汽车用电动机可靠性好,能够在较恶劣的环境下长期工作,结构简单适应大批量生产,运行时噪声低,使用维修方便,价格便宜等[1-2]。
2 电动汽车用电动机的种类和控制方法
2.1 直流电动机
有刷直流电动机的主要优点是控制简单、技术成熟。具有交流电机不可比拟的优良控制特性。在早期开发的电动汽车上多采用直流电动机,即使到现在,还有一些电动汽车上仍使用直流电动机来驱动。但由于存在电刷和机械换向器,不但限制了电机过载
能力与速度的进一步提高,而且如果长时间运行,势必要经常维护和更换电刷和换向器。另外,由于损耗存在于转子上,使得散热困难,限制了电机转矩质量比的进一步提高。鉴于直流电动机存在以上缺陷,在新研制的电动汽车上已基本不采用直流电动机[3]。
2.2 交流三相感应电动机
2.2.1 交流三相感应电动机的基本性能
交流三相感应电动机是应用得最广泛的电动机。其定子和转子采用硅钢片叠压而定子之间没有相互接触的滑环、换向器等部件。结构简单,运行可靠,经久耐用。交流感应电动机的功率覆盖面很宽广,转速达到12000~15000r/min。可采用空气冷却或液体冷却方式,冷却自由度高。对环境的适应性好,井能够实现再生反馈制动。与同样功率的直流电动机相比较,效率较高,质量减轻一半左右,价格便宜,维修方便。
2.2.2 交流感应电动机的控制系统
由于交流三相感应电动机不能直接使用蓄电池供给的直流电,另外交流三相感应电动机具有非线性输出特性。因此,在采用交流三相感应电动机的电动汽车上,需要应用逆变器中的功率半导体器件,将直流电变为频卒和幅值都可以调节的交流电来实现对交流三相电动机的控制。主要有v/f控制法、转差频率控制法。
用矢量控制法,对交流三相感应电动机的励磁绕组交流电的频率和输入交流三相感应电动机的端调控制,控制交流三相感应电动机旋转磁场的磁通量和转矩,实现改变交流三相感应电动机转速和输出转矩,来满足负载变化特性的要求,并能够获得最高效率,从而使得交流三相感应电动机能够在电动汽车上得到广泛应用。
2.2.3 交流三相感应电动机的不足
交流三相感应电动机的耗电量较大,转子容易发热,在高速运转时需要保证对交流三相感应电动机的冷却,否则会损坏电动机。交流三相感应电动机的功率因数较低,使得变频变压装置的输入功率因数也较低,因此需要采用大容量的变频变压装置。交流三相感应电动机的控制系统的造价远远高于交流三相感应电动机本身,增加了电动汽车的成本[2-4]。另外,交流三相感应电动机的调速性也较差。
2.3 永磁无刷直流电动机
2.3.1永磁无刷直流电动机的基本性能
永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。它的最大特点就是具有直流电动机的外
特性而没有刷组成的机械接触结构。加之,它采用永磁体转子,没有励磁损耗:发热的电枢绕组又装在外面的定子上,散热容易,因此,永磁无刷直流电动机没有换向火花,没有无线电干扰,寿命长,运行可靠,维修简便。此外,它的`转速不受机械换向的限制,如果采用空气轴承或磁悬浮轴承,可以在每分钟高达几十万转运行。永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率,在电动汽车中有着很好的应用前景。
2.3.2 永磁无刷直流电动机的控制系统
典型的永磁无刷直流电动机是一种准解耦矢量控制系统,由于永磁体只能产生固定幅值磁场,因而永磁无刷直流电动机系统非常适合于运行在恒转矩区域,一般采用电流滞环控制或电流反馈型SPWM法来完成。为进一步扩充转速,永磁无刷直流电动机也可以采用弱磁控制。弱磁控制的实质是使相电流相位角超前,提供直轴去磁磁势来削弱定子绕组中的磁链。
2.3.3 永磁无刷直流电动机的不足
永磁无刷直流电动机受到永磁材料工艺的影响和限制,使得永磁无刷直流电动机的功率范围较小,最大功率仅几十千瓦。永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时,其导磁性能可能会下降或发生退磁现象,将降低永磁电动机的性能,严重时还会损坏电动机,在使用中必须严格控制,使其不发生过载。永磁无刷直流电动机在恒功率模式下,操纵复杂,需要一套复杂的控制系统,从而使得永磁无刷直流电动机的驱动系统造价很高[5-10]。
2.4 开关磁阻电动机
2.4.1 开关磁阻电动机的基本性能
开关磁阻电动机是一种新型电动机,该系统具有很多明显的特点:它的结构比其它任何一种电动机都要简单,在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等,只是在定子上有简单的集中绕组,绕组的端部较短,没有相间跨接线,维护修理容易。因而可靠性好,转速可达15000 r/min。效率可达85%~93%呢,比交流感应电动机要高。损耗主要在定子,电机易于冷却;转子元永磁体,调速范围宽,控制灵活,易于实现各种特殊要求的转矩一速度特性,而且在很广的范围内保持高效率。更加适合电动汽车动力性能要求。
2.2.4 开关磁阻电动机的控制系统
开关磁阻电动机具有高度的非线性特性,因此,它的驱动系统较为复杂。它的控制系
统包括功率变换器。
a. 功率变换器
开关磁阻电动机的励磁绕组,无论通过正向电流或反向电流,其转矩方向不变,期换向,每相只需要一个容量较小的功率开关管,功率变换器电路较简单,不会出现直通故障,可靠性好,易于实现系统的软启动和四象限运行,具有较强的再生制动能力。成本比交流三相感应电动机的逆变器控制系统要低。
b.控制器
控制器由微处理器、数字逻辑电路等元件组成。微处理器根据驾驶员输入的命令,同时对位置检测器、电流检测器所反馈的电动机转子位置,进行分析、处理,并在瞬间做出决策,发出一系列执行命令,来控制开关磁阻电动机适应电动汽车不同条件下运
行。控制器性能好坏和调节的灵活性,取决于微处理器的软件和硬件的性能配合关系。 c.位置检测器
开关磁阻电动机需要高精度的位置检测器,来为控制系统提供电动机转子的位置、转速和电流的变化信号,并要求有较高的开关频率以降低开关磁阻电动机的噪声。
2.4.3 开关磁阻电动机的不足
开关磁阻电动机的控制系统比其他电动机的控制系统复杂一些,位置检测器是开关磁阻电动机的关键器件,其性能对开关磁阻电动机的控制操作有重要影响。由于开关磁阻电动机为双凸极结构,不可避免地存在转矩波动,噪声是开关磁阻电动机最主要的缺点。但近年来的研究表明,采用合理的设计、制造和控制技术,开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。另外,由于开关磁阻电动机输出转矩波动较大,功率变换器的直流电流波动也较大,所以在直流母线上需要装置一个很大的滤波电容器
[2,11-13]
3 电动汽车采用的备种驱动电动机性能比较
电动汽车在不同的历史时期采用了不同的电动是采用了控制性能最好和成本较低的直流电动机。随着电机技术、机械制造技术、电力电子技术和自动控制技术的不断发展,交流电动机。永磁元刷直流电动机和开关磁阻电动机显示出比直流电动机更加优越的性能,在电动汽车上,这些电动机逐步取代了直流电动机。表1为现代电动汽车所采用的各种电动机的基本性能比较。目前交动机、永磁电动机和开关磁阻电动机以及它们的控制装置,成本还比较高,形成批量生产以后,这些电动机和单元控制装置的价格会迅速降低,将能够满足经济效益的要求,并使电动汽车整车价格降低[2]。
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