永磁同步發(fā)電機(jī)矢量控制開題報(bào)告

1、I加"寸"昌本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告論文題目：永磁同步發(fā)電機(jī)矢與系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化0801學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：導(dǎo)師姓名：開題時(shí)間：2012年3月16日1. 課題背景及意義1.1課題研究背景、目的及意義工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)和裝備設(shè)計(jì)多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，期中所應(yīng)用的計(jì)算機(jī)相當(dāng)于人的 大腦，負(fù)責(zé)對(duì)信息進(jìn)行述職計(jì)算、邏輯推理、決策判斷，并發(fā)出控制指令。這些 控制命令代表著對(duì)自動(dòng)化裝備運(yùn)動(dòng)規(guī)律的希望和要求，然而并不能單靠計(jì)算機(jī)自身去實(shí)現(xiàn)這些命令。雖然計(jì)算機(jī)可以靈活、快速地發(fā)出任何命令，但是，因?yàn)槠?命令自身所攜帶的能量極為有限，并且沒有工具區(qū)執(zhí)行“大腦”的一致實(shí)現(xiàn)

2、運(yùn)動(dòng)。 自動(dòng)化裝備執(zhí)行計(jì)算機(jī)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)命令，需要機(jī)電機(jī)構(gòu)來完成。接收控制命令， 對(duì)控制信號(hào)運(yùn)算操作，提高執(zhí)行能力，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行工具運(yùn)動(dòng)，完成特定任務(wù)，這就 要用到電氣、氣動(dòng)、液壓、機(jī)械等裝置。接收控制命令，產(chǎn)生動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完 成特定的運(yùn)動(dòng)，就是伺服系統(tǒng)的任務(wù)。因此可以說，伺服驅(qū)動(dòng)裝置是工程自動(dòng)化 不可或缺的基本技術(shù)裝備。發(fā)電裝置經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，由于永磁材料的應(yīng)用，高頻大功率開關(guān)變 流器的發(fā)展，高性能微電子器件的普及，電機(jī)理論的成熟與自動(dòng)控制理論的最新 進(jìn)展，傳感器技術(shù)的進(jìn)步，才使得當(dāng)代交流伺服發(fā)電機(jī)和數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù)得到了突 飛猛進(jìn)的發(fā)函，達(dá)到了很高的水平，幾近完美。電動(dòng)伺服技術(shù)因具有一系列優(yōu)

3、點(diǎn) 倍受重視永磁伺服發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)更是居先，獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。但時(shí)代在前進(jìn)，技術(shù)在進(jìn)步，要求愈來愈高，精益求精，永無止境?，F(xiàn)代交 流伺服驅(qū)動(dòng)裝置也不例外，對(duì)于體積、質(zhì)量、成本與可靠性、靈活性、跟蹤的快 速性、精確性和抗擾動(dòng)魯棒性等方面，也愛不斷追求新的高度和目標(biāo)。1.2課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)在整個(gè)二十世紀(jì)，大多數(shù)工業(yè)，商業(yè)設(shè)備及家用電器上的傳動(dòng)裝置基本上都 設(shè)計(jì)成恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行。對(duì)于很多機(jī)械負(fù)載已證實(shí)，若采用變速傳動(dòng)裝置將改善其性 能、生產(chǎn)效率和用電效率。最近一二十年，電氣傳動(dòng)經(jīng)歷了較大的變革，其原因 有二：（1）由于電力電子開關(guān)器件和微處理器控制的發(fā)展，使得變速傳動(dòng)得應(yīng) 用成為可能，其成本不斷降低；（

4、2）由于對(duì)目前與將來電能的成本和可利用性 的關(guān)心不斷增加。變速傳動(dòng)裝置正日益被用于新系統(tǒng)和現(xiàn)有系統(tǒng)的改造，使系統(tǒng)產(chǎn)品和用電效率兩方面更加優(yōu)化。永磁交流發(fā)電機(jī)為現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供了一種具有諸多優(yōu)點(diǎn)和適用廣泛 的裝置。采用永久磁鐵產(chǎn)生氣隙磁通而不需要外部勵(lì)磁，這樣就能設(shè)計(jì)出具有極 好效率特性的永磁同步電機(jī)，這種高效率的優(yōu)點(diǎn)受到了越來越多的重視。 另一方 面，合理的應(yīng)用永久磁鐵可能帶來的低損耗，可使得電機(jī)設(shè)計(jì)獲得極高的功率密 度以及轉(zhuǎn)矩/慣量比。這些特性對(duì)哪些要求快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)的加速器和伺服系統(tǒng)具 有很大的吸引力。永磁同步電機(jī)傳動(dòng)控制的出現(xiàn)是永磁發(fā)電機(jī)發(fā)展過程中兩種不同開發(fā)路線 匯合的結(jié)果。一條路線

5、是早期發(fā)展的可直接起動(dòng)的帶有轉(zhuǎn)子鼠籠繞組的永磁電動(dòng) 機(jī)，這種電機(jī)是為直接由公用交流電網(wǎng)供電的方式運(yùn)行設(shè)計(jì)的。這種特殊類型的混合式永磁同步電機(jī)的出現(xiàn)可以追溯至 50年代，主要應(yīng)用于一些重要的工業(yè)設(shè) 備，如紡織生產(chǎn)線，這里需要大量的發(fā)電機(jī)以相同額速度運(yùn)行。在其后的 70年 代，經(jīng)過設(shè)計(jì)改進(jìn)的直接起動(dòng)型永磁同步發(fā)電機(jī)，采用了鐵氧體和稀土材料，具有很好的效率特性，但其成本高于異步發(fā)電機(jī)而未能廣泛使用。第二條發(fā)展路線的標(biāo)志是永磁直流伺服發(fā)電機(jī)開始取代傳統(tǒng)的帶勵(lì)磁繞組的直流發(fā)電機(jī)。這種永磁直流伺服發(fā)電機(jī)在60年代已經(jīng)用于高性能機(jī)床的伺服機(jī)構(gòu)。此時(shí)，高強(qiáng)度 稀士永久磁鐵已有效使用。 最后在70年代，這兩條路

6、線匯合在一起，產(chǎn)生了無 轉(zhuǎn)子鼠籠的永磁同步電動(dòng)機(jī)，它與調(diào)頻逆變器結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)了高性能的運(yùn)動(dòng)控 制。首先開發(fā)的是梯形永磁同步發(fā)電機(jī)，這種結(jié)構(gòu)可以簡化控制裝置，此后在 70年代后期以及80年代，高性能的正弦波永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)開始飛速發(fā)展。 70年代末以來，隨著電力電子學(xué)、微電子學(xué)、傳感技術(shù)、永磁技術(shù)和控制理論的驚人發(fā)展，永磁交流伺服的研究和應(yīng)用取得了舉世矚目的發(fā)展，已具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)態(tài)精度、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)及四象限運(yùn)行等良好性能， 其動(dòng)態(tài)、靜態(tài) 性 能已可以和直流伺服系統(tǒng)相媲美。并且隨著永磁材料性能的大幅度提高和價(jià)格的 降低，其在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廠泛。 可以預(yù)見，交流伺服系統(tǒng)

7、 的 研究將繼續(xù)成為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，并帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)研究內(nèi)容及任務(wù)2.1研究內(nèi)容(1) 查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解課題的研究現(xiàn)狀。(2) 提出發(fā)電機(jī)控制的總體設(shè)計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告。(3) 設(shè)計(jì)整流電路、濾波電路、逆變電路。(4) 設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)，包括程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，接口擴(kuò)展電路等。(5) 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。2.2設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)方案就永磁同步發(fā)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的一般原理、 參數(shù)計(jì)算及其運(yùn)行特性的一些 研究方法進(jìn)行討論，以明確永磁同步發(fā)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。分析永磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上建立起數(shù)學(xué)模型、確定永磁同步發(fā)電機(jī)矢量控制 策略，再完成

8、永磁同步發(fā)電機(jī)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、最后進(jìn)行仿真試驗(yàn)。貫徹 國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并注意所設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。在認(rèn)真進(jìn)行調(diào) 查研究的同時(shí)注意理論與實(shí)際、設(shè)計(jì)與工藝相結(jié)合，設(shè)計(jì)出性能好、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、欲行可靠、制造和使用維修方便的現(xiàn)金產(chǎn)品。 既要努力使產(chǎn)品滿足用戶 要求，乂要盡可能降低生產(chǎn)成本。2.3畢業(yè)設(shè)計(jì)擬采用方法和手段首先在磁路計(jì)算上，由于采用永磁材料勵(lì)磁，它要求所用的永磁材料的授 予磁感應(yīng)輕度要搞，矯頑力要打，永磁材料的退磁曲線呈線性變化為好。 與電勵(lì) 磁不同，永磁體的工作點(diǎn)的確定是在其恢復(fù)直線上，而不是在一般的平均磁化曲線上。永磁同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁磁場不能人工調(diào)節(jié)，所以要求它

9、的外特性要比電勵(lì) 磁同步發(fā)電機(jī)的外特性要硬，也就是說，要求它的外特性都讀藥效，近似直線。 從而保證它的電壓調(diào)整率變化不大， 以滿足工程實(shí)際需要。于是永磁同步發(fā)電機(jī) 的電負(fù)荷比電勵(lì)磁電機(jī)要低的多。由于永磁同步發(fā)電機(jī)沒有勵(lì)磁繞組，而且永磁體本身的磁阻乂很大，因而 它的用不電抗要比電勵(lì)磁電機(jī)要小得多， 其瞬變電抗要比電勵(lì)磁電機(jī)的大， 而超 瞬變電流卻較小。在設(shè)計(jì)時(shí)，通常電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)空載特性的工作點(diǎn)最好選在回復(fù)直線的 最大磁能積點(diǎn)附近，這樣可以充分利用永磁體提供的有效磁能， 當(dāng)然在具體的設(shè) 計(jì)里，還要根據(jù)實(shí)際情況來確定。3. 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃及進(jìn)度安排第1周第2周第3周第4周第5周第6周7周8周9

10、周10周111213141516弟弟弟弟弟弟弟弟弟弟查閱資料（中文和英文）、確定題目、調(diào)研查閱資料（中文和英文）、確定題目、調(diào)研、整體方案論證撰寫開題報(bào)告，硬件設(shè)計(jì)及選型撰寫硬件設(shè)計(jì)撰寫論文緒論。分析永磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并建立數(shù)學(xué)模型分析永磁同步發(fā)電機(jī)的基本控制策略確定永磁同步發(fā)電機(jī)的矢量控制策略確定永磁同步發(fā)電機(jī)的矢量控制策略完成永磁同步發(fā)電機(jī)的硬件設(shè)計(jì)完成永磁同步發(fā)電機(jī)的硬件設(shè)計(jì)對(duì)課題進(jìn)行深入研究完善所有硬件和軟件設(shè)計(jì)，論文初稿撰寫論文撰寫論文完善論文，準(zhǔn)備答辯第17周答辯4. 參考文獻(xiàn)1 郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用M .西安電子科技大學(xué)出版社.2 陳杰,黃鴻.傳感器與檢

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