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绕线式永磁电动机的设计与起动过程研究

作　者: 王川
导　师: 张炳义
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 绕线转子自起动永磁电机起动性能
分类号: TM351
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 32次
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内容摘要

当今,起重机械多采用异步电机驱动方式,起重机频繁且重载起动,多数轻载运行,平均负载率低。异步电机的效率还随着负载率的降低而降低,因此,起重机的总体效率低。永磁电机具有高功率因数和高效率的特点,且两者不随负载率的降低而减小,现有笼型自起动永磁电机,其转子不能串接电阻,所以不能适应起重机的大转矩要求。而异步电机采用逐级切换电阻的方式起动时,切换瞬间产生的冲击转矩,为起升装备带来了安全隐患,因此采用PWM斩波调节固定电阻起动的绕线转子自起动永磁电机具有一定的理论意义和工程实用价值。本文设计一台绕线转子自起动永磁电机样机,并对其设计方法进行分析；样机定子采用现有绕线转子异步电机成型设计,用以节省成本及方便后续实验对比分析。转子采用永磁体内置式,起动线圈采用成型线圈用以增大牵入性能。利用自起动永磁电机数学模型,结合绕线式永磁电动机特点,即起动过程中转子电阻连续可调,建立电机起动过程的数学模型,并且推导出起动过程中的外串电阻阻值的计算方法。对样机进行仿真,与同功率等级鼠笼型自起动永磁电机进行对比。仿真结果表明外串转子电阻起动可以有效的减小起动电流并增加起动转矩,实现起动性能的改善。对绕线转子自起动永磁电机的起动控制方法进行了研究,设计了无传感器电机转速实时获取电路。在外接电路中串接固定电阻,并在固定电阻两端并联电力电子开关,通过控制电力电子开关的开断,斩波调节固定电阻等效为无级调节转子外接电阻,从而大大减小电阻切换瞬间产生的冲击转矩。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题的研究背景及意义  9-12
  1.2 本课题的国内外研究现状  12-14
  1.3 本文的主要研究内容  14-16
第二章绕线式永磁电动机的本体设计  16-32
  2.1 绕线式永磁电动机的结构及原理  16-17
    2.1.1 绕线式永磁电动机的结构  16
    2.1.2 绕线式永磁电动机的基本原理  16-17
  2.2 定子设计  17-21
    2.2.1 定子冲片的设计  17-18
    2.2.2 定子绕组的设计  18-21
  2.3 转子设计  21-24
    2.3.1 定转子槽数的配合  21-23
    2.3.2 转子槽型尺寸与转子绕组的设计  23-24
  2.4 永磁体设计  24-27
    2.4.1 永磁材料的选取  24-25
    2.4.2 永磁体尺寸的选择  25-27
  2.5 绕线式永磁电动机样机本体性能仿真  27-31
  2.6 本章小结  31-32
第三章绕线式永磁电动机的起动过程的建模与仿真  32-42
  3.1 绕线式永磁电动机起动过程数学模型的建立  32-35
    3.1.1 电压方程  32-34
    3.1.2 运动方程  34
    3.1.3 状态方程  34-35
    3.1.4 坐标变换  35
  3.2 起动过程中外串电阻阻值的计算  35-37
  3.3 绕线式永磁电动机起动过程仿真  37-41
    3.3.1 仿真模型的建立  37-39
    3.3.2 仿真结果分析  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章绕线式永磁电动机起动控制系统设计  42-48
  4.1 绕线式永磁电动机起动过程的控制思路  42
  4.2 转子转速的实时获取方法的研究  42-44
    4.2.1 有速度传感器法测转速  43
    4.2.2 无速度传感器法测转速  43-44
  4.3 IGBT斩波调阻调速系统的设计  44-47
    4.3.1 外接电阻的阻值的确定方法  44
    4.3.2 吸收电容的工程设计方法  44-45
    4.3.3 IGBT斩波调阻回路的设计  45-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章结论  48-49
参考文献  49-51
在学研究成果  51-52
致谢  52

绕线式永磁电动机的设计与起动过程研究

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