电机性能加油站

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level,*,电机性能加油站,更新时间：,2013-1-15,1,资讯：,直流无刷电机性能分析,电机的电磁场,CAE,有限元分析综论,海基科技应邀参加,2013,中国车用电机技术与应用论坛,航空电源散热与电机电磁热解决方案南航专题研讨会顺利召开,台湾首座波浪发电机在台船高雄厂完工,浅析如何降低电机噪声,我国电动汽车驱动电机类型及其发展分析,2,问答：,与有刷直流电机相比，无刷直流电机有哪些优缺点？,无刷电机具有以下特点：,优点：,a),电子换向来代替传统的机械换向，性能可靠、永无磨损、故障率低，寿命比有刷电机提高了约,6,倍，代表了电动车的发展方向；,b),属静态电机，空载电流小；,c),效率高；,d),体积小。,缺点：,a),低速起动时有轻微振动，如速度加大换相频率增大，就感觉不到振动现象了；,b),价格高，控制器要求高；,c),易形成共振，因为任何一件东西都有一个固有振动频率，如果无刷电机的振动频率与车架或塑料件的振动频率相同或接近时就容易形成共振现象，但可以通过调整将共振现象减小到最小程度。所以采用无刷电机驱动的电动车有时会发出一种嗡嗡的声音是一种正常的现象。,有刷直流电机具有以下特点：,优点：,a),变速平稳，几乎感觉不到振动；,b),温升低，可靠性好；,c),价格低，所以被较多厂家选用。,缺点：,a),碳刷易磨损，更换较为麻烦，寿命短；,b),运行电流大，电机磁钢易退磁，降低了电机的使用寿命。,3,Magnet,能否仿串励电机？,可以的,如何用,MagNet,软件计算感应电机起动、空载及额定运行的电磁力？,可以,用,Ansoft 2D,仿真异步电机如何设置和查看转子铸铝损耗？,单独的吧这个线圈定义为,winding,，电流查看的是,winding,的而不是,coil,的,4,在瞬态场仿永磁电机，加电流或电压激励后，如何判断永磁体是否退磁？,用硬币试下就知道了，你看下他是否还能将硬币吸住，能的话，就是还有磁性，至于退没退磁你感觉下拿下来的难易程度大概就可以感觉出来（这个是在磁性差别较大的情况下），想精确点那要用专业仪器了。,那个可以从电流来判断的，就是铭牌中应该是有额定电流的，电机在额定状态下工作电流应该为额定电流，如果退磁了，那在额定状态下他的电流会变大,电励磁双凸极电机的电流迭代及饱和迭代的步数和误差从哪里可以看出来？,可以,矢量变频器能断开电机检测电机故障吗？,矢量变频器发生故障，断开电机，起动变频器，检查是变频器问题还是电机问题的做法是对的。但矢量变频器必须先将矢量型变频器的控制方式改为,V/F,方式，才能断开电机进行测试。,5,怎么设置电机中的绝缘材料？（例如槽楔）,电机的绝缘等级是按照采用的绝缘材料的耐热等级来分的，一般分为,5,级：,1,、,A,级,105,度,2,、,E,级,120,度,3,、,B,级,130,度,4,、,F,级,155,度,5,、,H,级,180,度,一般根据电机的使用环境和安全等级要选择绝缘材料,电机里的关键绝缘材料有,:,漆包线电机绕组用；,绝缘纸用于绕组和定子芯的绝缘；,浸漆用于绝缘和防潮；,绝缘套管用于电机引线和绕组线连接处的绝缘,6,如何用,DSP,实现无刷直流电机的控制？,1.,介绍,无刷直流电机利用电子换向器取代了传统直流电机中的机械电刷和机械换向器，因此不仅保留了直流电动机运行效率高和调速性能好等优点，又具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点。由于不受机械换向限制，易于做到大容量、高转速，目前在航天、军工、数控、冶金、医疗器械等领域已得到大量应用。,TMSF2812 DSP,是,TI,公司新推出的基于,TMS320C2xx,内核的定点数字信号处理器。器件上集成了多种先进的外设，具有灵活、可靠的控制和通信模块,完全可以采用单芯片实现电机控制系统的控制和通信功能，使得电机控制系统简单化、模块化，为电机及其他运动控制领域应用的实现提供了良好的平台。基于,TI,公司,TMS320F2812 DSP,芯片实现无刷直流电机控制系统的设计。,2.,系统硬件设计,系统的硬件框图如图,1,所示，可以看出基本上包括一个以,TMS320F2812 DSP,为核心的,DSP,控制板，一块配套的功率驱动板和一台无刷直流电机。系统硬件框图如图,1,所示。,7,2.1,控制部分硬件设计,控制板部分以,TMS320F2812,为核心，加上一部分外围电路及接口构成。实现的主要功能是控制指令的接收和执行，速度信号的接收和计算处理，电流采样信号接收和转换，速度闭环和电流闭环控制算法的执行等。,对电机的控制主要使用,F2812,片上的两个电机控制专用外设,EVA,和,EVB,。利用通用定时器,T1,配合,PWM,发生器来产生驱动功率器件所需的六路,PWM,信号，通过,GPIO,接口将三路电机霍尔传感器信号输入捕获单元，从而获取三个转子的位置，进而控制电机的换相和进行电机转速的计算。两个,12,位,AD,模块对相电流信号,Iphase,和输入的速度调节电压信号,Vref,进行转换和存储，分别作为电流环的反馈信号和速度环的参考信号。通过片上的通用输入输出接口（,GPIO,），实现与功率驱动部分的连接，输出启动停止信号，正反转信号，紧急制动信号等，同时接收输入的保护信号，故障信号等。通过片上的,SCI,模块实现与计算机的通信，接收上位机的控制指令。控制部分硬件结构如图,2,所示。,8,2.2,功率驱动部分硬件设计,功率驱动部分的硬件电路，主要由前置驱动芯片和六个功率,MOSEFET,管组成，实现对控制部分传送过来的换相信息的处理和,PWM,信号的隔离放大，控制功率,MOSFET,管的导通和关断，以此来控制电机的工作状态和速度。除此之外，还有电源电路，电流检测电路，过流保护和紧急制动电路等辅助电路，以及与电机和控制板的接口电路。,前置驱动芯片采用的是,IR,公司的,MOSFET,驱动芯片,IR2131,，具有集成度高、可靠性好、速度快、过流欠压保护、调试方便等特点。,IR2131,内部设计有过流、过压及欠压保护。,功率驱动电路采用,24V,供电，驱动电路与电机的连接采用三相全桥方式，电机工作在三相六状态模式下。以任一时刻电机只有两相导通的方式来控制换流元件。,PWM,调制的方式是软斩波方式，即导通时下桥臂功率管始终保持开状态，上桥臂功率管的开关由,PWM,信号决定。功率开关管采用,HITACHI,公司的集成功率开关器件,6AM15,，其内部集成,3,个,N,型,MOSFET,管和,P,型,MOSFET,管，构成三相全桥功率开关电路。与采用六个分立,MOSFET,管相比，有利于提高集成度，减少电路板面积，增加可靠性。每个,MOSFET,管自带超快恢复二极管，在,MOSFET,管关闭期间起反向续流作用。功率驱动部分电路框图如图,3,所示。,9,3.,系统控制策略及软件设计,3.1,系统控制策略,由无刷直流电机的数学模型可知，其转速基本上跟电压成正比，转矩基本上和相电流成正比。为了达到控制精度和动态性能，本系统选用了转速、电流双闭坏调速系统。电流环采用,PI,调节器，速度环采用遇限削弱积分的积分分离,PI,控制算法。它具有良好的起动和抗干扰性能，可以满足本系统的需要。控制系统框图如图,4,所示。,在此控制方案中，霍尔传感器的信号加到,TMS320F2812,的捕获单元端。将捕获端设置为,I/O,口，然后采集捕获单元的电位情况。根据捕获单元的电位情况可以判断电机处于那个区间。根据两次捕获的时间可以计算出电机运行速度。此速度作为速度参考值的反馈量，然后经过速度,PI,调节后可以得到参考电流,Iref,。另外通过电流检测电路可以得到相电流,Iphase,信号,此信号通过,A/D,转换后作为参考电流,Iref,的反馈量，经过电流,PI,调节后，得到的输出量调节输出的,PWM,信号的占空比,用此,PWM,信号接到驱动端,.,这样可以根据电机运行的情况而调节,MOSFET,管的导通时间达到控制电机转速的目的。,10,3.2,软件设计,根据系统的控制策略，可以得出整个控制系统软件由主程序和,INT3,中断服务子程序所组成。流程图如图,5,所示。,软件采用模块化设计。在主程序中，执行初始化模块，主要完成系统时钟、看门狗、,GPIO,、,T3,中断、事件管理器的各个控制寄存器及其中断等的设置，以及软件中个变量的初始化。执行完初始化后，系统经入循环等待,T3,中断。,在,INT3,中断服务程序中，主要执行以下几个模块：,1,）,A/D,转换模块：利用,DSP,内部的,A/D,转换单元完成相电流的,A/D,转换。,2,）换相控制模块：利用捕获的三个霍尔传感器的状态，根据换相逻辑控制功率,MOSFET,管的换相。,3,）,PWM,波形发生模块：主要是通过设置,DSP,内部事件管理器模块的,PWM,波形发生器，将通用定时器,T1,设置成连续升序计数模式，对应,20kHz,的,PWM,频率，计数周期设成,50s,。然后根据电流环输出的占空比对三个全比较单元的比较寄存器值进行刷新。同时，通过查表法，获得当前换相指针所对应的,ACTR,（全比较动作控制寄存器）值，并送到,ACTR,寄存器，完成对,PWM1,PWM6,引脚状态的定义。,4,）数字,PID,模块：改模块实现数字,PID,算法，对转速误差和电流误差进行调节计算，控制,PWM,信号的占空比。,4.,验证和分析控制系统的性能,11,电机工频运行与变频器运行有什么区别？,电机工频运行是将三相正弦交流电直接接到三相异步电动机，驱动电机转动。,电机变频运行是将变频器输出端三相正弦交流电供给三相异步电动机，驱动电机转动。,区别是：,1,）同样的电机，同样的负载，工频运行省电，变频运行费电，所以大家都把,50HZ,变频运行的电机切换到工频运行；,2,）变频运行是为了调速，但变频器下运行比电机工频运行费电约,20%,，甚至更多。,当变频器控制电机的旋转速度改变时，其输出转矩会怎样？,西门子变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的西门子变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的西门子变频器，其直流回路滤波是电感。,12,感应式交流电机的旋转速度为什么能够自由改变？如何实现旋转速度的控制？,感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为,2,的倍数，例如极数为,2,，,4,，,6,），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。,另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此西门子变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。,变频器带形接法电机和星形电机有什么不同？,1,、接法电机接对对称三相交流电没有环流，没有环流损耗；可是接法电机对变频器输出的,PWM,波形的交流电就有环流，就有环流损耗，电机温升高得多；,2,、星接时，可以避免环流损耗，但是星接时，变频器输出的电压必须提高,3,倍，变频器输出电压容量要升高。,13,为什么发电机必须转速到,3000rpm,时才能合主变出口刀闸？,如果机组没有达到,3000r/min,（双极机）的话，也就没有达到,50Hz,，如果此时并网的话，会造成机组和系统非同步运行，这样机组会再加速，如果机组已经带了足够大的负荷的话，这样有可能会造成系统的功率振荡，这就是系统功率角稳定问题。当然，要是机组没有带任何负荷（事实上是小负荷）的话，当然也就不会有问题的。,另外最好是使用,3000,零几,r/min,并网，因为这样可以使得发电机的同步转速略高于电网，并网之后防止出现逆功率。,如何用一个单片机、一个感应齿轮和一个电机来控制电机的正反转？,1.,不知你的感应齿轮有没有方向信号,可以用光电编码器,其输出有,A,B,两路相差,90,度的方波信号,用辨向电路可以辨别旋转方向,其输出为高或低电平,.,2.,单片机接收到方向信号后,再控制电机的正反转,用两个感应齿轮也可以,就不用辨向电路了,14,如何实现伺服电机的电动控制？,通用伺服都有这种功能的，具体你需要看对应伺服的说明书，,1,、内部位置模式有好多段，每段都有对应的加减速时间设置，内部位置模式有正负之分，对应正反转，设置端子触发位置模式的那一段，比方说按钮,1,触发内部位置模式一段，一段正转,N,个脉冲后停止，按钮,2,触发内部位置模式二段，二段反转,N,个脉冲后停止。,2,、如果对位置不那么精确的话，可以采用内部寄存器速度模式，外部端子控制正反转，这样就更简单，一般速度模式下都有两线式或者三线式控制方式，非常简单，你也可以通过外部电位器控制速度，通过端子控制使能与正反转，也可以设置成电位器直接直接控制正反转，,0-5V,反转,5V-10V,正转，中间设置死区时间。,3,、对于上面两种控制方式，除了端子控制外，你可以通过上位机通信控制，伺服说明书后面都有相应的通讯协议，一般都是,modbus,，这样更加灵活。,三相异步电动机工作电压过低或过高都会使电机过热吗,?,电压低会使转速降低吗？转速是不是只跟电源频率相关？,三相异步电动机工作电压过低会发热，过高也会发热。但电压过低会别电压过高发热厉害得多。电压过低转速会降低，转速降低电流就要增加维持转速，电流增加引起电机发热。电压过高转速会增加，转速增加功率增加提升出力，电机的磁感应上升等引起电机发热。转速跟踪电源频率，是在额定电压范围，超出额定电压范围，电压对转速有一定的影响。,15,文库：,Infolytica,中模拟分析三相隐极同步发电机算例,Infolytica,中模拟分析微型发电机电磁场算例,Infolytica,软件在有刷永磁直流电机和无刷永磁直流电机中的应用,.ppt,中低频电磁场分析软件,Infolytica,在电机应用综述,.pdf,Infolytica,在新能源汽车领域应用,驱动电机电磁性能设计分析,.pdf,基于,motorsolve,的数控机床用永磁伺服交流电机的设计,.pdf,永磁同步伺服电机设计,.pdf,Infolytica,在新能源汽车领域应用,驱动电机电磁性能设计分析,.pdf,16,电机电磁噪声问题解决方案,MotorSolve,在小型永磁同步电机综合物理场分析中的应用,.pdf,基于,motersolve,的,10,万转高速永磁无刷直流电机设计仿真及极数性能对比分析,-,陈夺,.pdf,基于,motorsolve,的水泵用无刷直流电机的设计,-,黄越,.pdf,基于,MotorSolve,的小功率永磁同步电机设计,-,吴苏敏,.pdf,电机设计软件,MotorSolve,总体介绍,.pdf,中低频电磁场分析软件,Infolytica,在其它电机分析中的应用,.pdf,中低频电磁场分析软件,Infolytica,在电机,_,变压器,_,磁悬浮,_,的解决方案,.pdf,电机及其散热风扇噪声问题解决方案,.pdf,中低频电磁软件,Infolytica,在开关磁阻电机和感应电机中的使用,.pdf,电机性能有限元分析方法综述,.pdf,17,