云台用无槽永磁同步电机设计与控制研究
发布时间：2021-01-09 21:08
云台集可见、近红外、长波红外探测于一体,可用于边海防监控、港口监控,城市高空瞭望等场合。在转动过程中观测物体时,云台需克服抖动,这需要控制电机在运行过程中转矩平稳,没有转矩脉动。而且云台要求实现在超低速到高速全速度范围内的转速控制。传统的云台多采用步进电机,步进电机在超低速运行状态下具有良好控制效果,但在中高速控制精度低,容易出现丢步的问题。近年来研究一种云台用电机来满足云台运行转矩平稳和全速度范围控制的要求越来越成为研究的热点。本文以云台用电机为应用背景,采用了一种无槽永磁同步电机方案,对该电机的本体结构设计、电机参数解析计算和参数优化、全速度范围控制等方面开展了相应的研究工作。首先,本文对永磁同步电机转矩脉动产生的原因进行了深入的分析,为了彻底消除永磁电机运行中的齿槽转矩,本文将无槽永磁电机和环形绕组相结合,推导出了一种采用双层短距绕组的新型无槽电机结构。采用有限元仿真对电机结构模型的气隙磁场和转矩脉动进行了仿真,经过仿真验证,本文设计的无齿槽永磁电机结构可以有效减少电机气隙磁场谐波并使转矩脉动大大降低,可以有效地解决云台在运行过程中的抖动问题。其次,本文使用能量法对设计的无齿槽电...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１无齿槽电机结构模型??
?山东大学硕士学位论文???Ｉ?Ｍ??ｔＵｔｋ??图２．２有齿槽电机结构??在空载条件下，用有限元仿真软件计算两个模型的齿槽转矩，结果图２．３??如下：??｜＋有齿榷电机齿槽转矩??１００－?Ｉ——无齿楮％机齿槽转矩??ｗｌｍｌ??－１００－??？?？?Ｉ?＇?Ｉ?＊?Ｉ?？?Ｉ??０?５?１０?１５?２０??时间（ｍｓ）??图２．?３有齿槽电机与无齿槽电机齿槽转矩??从仿真结果可以看出，有齿槽电机齿槽转矩很大，而无齿槽电机的齿槽转矩??几乎为零。无齿槽定子结构的永磁同步电机可以大大降低电机的齿槽转矩。??此外，采用无齿槽结构，电机的等效气隙会增大。但电机内气隙磁导为常数，??故定子谐波磁动势会大大降低，所以无齿槽结构也会削弱电机的电磁转矩脉动。??２．２．２无齿槽环形双层短距绕组??无齿槽电机普遍采用单层绕组结构如图２．４所示，在４极无齿槽电机中，??将绕组分布空间均匀分成１２份可看作是无齿槽电机绕组的单层整距分布，如下??图所示：??９??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法和Taguchi法的Fa-SynRM多目标优化设计[J]. 董砚,郭瑾,荆锴,孙鹤旭. 电工技术学报. 2019(24)
[2]基于STM32三轴云台控制系统的设计[J]. 陆聪,张北伟. 国外电子测量技术. 2019(09)
[3]遗传算法在优化问题中的应用综述[J]. 李岩,袁弘宇,于佳乔,张更伟,刘克平. 山东工业技术. 2019(12)
[4]无槽环形绕组轴向磁通永磁电机空载反电动势解析[J]. 孙明灿,唐任远,韩雪岩,佟文明. 电机与控制应用. 2017(09)
[5]改进SMO与I-f启动相结合的PMSM无传感器控制[J]. 郭栋梁,刘喜刚,刘金国,高宏伟. 沈阳理工大学学报. 2017(02)
[6]永磁同步电机无传感器控制及其启动策略[J]. 张耀中,黄进,康敏. 电机与控制学报. 2015(10)
[7]基于改进滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器I/F起动方法[J]. 肖烨然,刘刚,宋欣达,崔臣君,孙庆文. 电力自动化设备. 2015(08)
[8]高性能永磁同步电动机的低成本简易正弦波控制[J]. 卢彬芳,黄进,张耀中. 微特电机. 2015(05)
[9]永磁同步电机无传感器单电流环启动及闭环切换研究[J]. 朱万平,孙耀程,胡勤丰,薛文彬. 机电工程. 2015(01)
[10]永磁无刷电机转矩脉动分析及削弱方法[J]. 李节宝,章跃进. 电机与控制应用. 2011(04)
博士论文
[1]电感集成式高速无槽永磁同步电机的研究[D]. 曹海川.哈尔滨工业大学 2015
[2]永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究[D]. 王子辉.浙江大学 2012
硕士论文
[1]无槽永磁电机转矩脉动抑制及位置环带宽提升研究[D]. 张宜嘉.哈尔滨工业大学 2019
[2]步进云台自适应稳姿控制研究[D]. 陈毅维.西安工业大学 2019
[3]电动两轮车用永磁同步电机矢量控制器的研究[D]. 谢阳萍.江西理工大学 2015
[4]电动车用永磁同步电机无传感器矢量控制系统[D]. 杨帆.大连理工大学 2013
[5]永磁同步电机低速转矩脉动抑制方法研究[D]. 伍倩倩.湖南大学 2013
[6]PMSM伺服系统速度环和位置环控制器参数自整定技术[D]. 刘可述.哈尔滨工业大学 2012
[7]无齿槽高速永磁无刷直流电机参数计算与结构优化的研究[D]. 张晓翠.山东大学 2011
[8]基于软磁铁氧体的高速永磁无刷电机磁场分析及弱磁结构研究[D]. 颜世超.山东大学 2010
[9]永磁同步电机伺服控制系统的研究[D]. 梁文毅.浙江大学 2006
本文编号：2967403
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１无齿槽电机结构模型??
?山东大学硕士学位论文???Ｉ?Ｍ??ｔＵｔｋ??图２．２有齿槽电机结构??在空载条件下，用有限元仿真软件计算两个模型的齿槽转矩，结果图２．３??如下：??｜＋有齿榷电机齿槽转矩??１００－?Ｉ——无齿楮％机齿槽转矩??ｗｌｍｌ??－１００－??？?？?Ｉ?＇?Ｉ?＊?Ｉ?？?Ｉ??０?５?１０?１５?２０??时间（ｍｓ）??图２．?３有齿槽电机与无齿槽电机齿槽转矩??从仿真结果可以看出，有齿槽电机齿槽转矩很大，而无齿槽电机的齿槽转矩??几乎为零。无齿槽定子结构的永磁同步电机可以大大降低电机的齿槽转矩。??此外，采用无齿槽结构，电机的等效气隙会增大。但电机内气隙磁导为常数，??故定子谐波磁动势会大大降低，所以无齿槽结构也会削弱电机的电磁转矩脉动。??２．２．２无齿槽环形双层短距绕组??无齿槽电机普遍采用单层绕组结构如图２．４所示，在４极无齿槽电机中，??将绕组分布空间均匀分成１２份可看作是无齿槽电机绕组的单层整距分布，如下??图所示：??９??
?山东大学硕士学位论文???Ｉ?Ｍ??ｔＵｔｋ??图２．２有齿槽电机结构??在空载条件下，用有限元仿真软件计算两个模型的齿槽转矩，结果图２．３??如下：??｜＋有齿榷电机齿槽转矩??１００－?Ｉ——无齿楮％机齿槽转矩??ｗｌｍｌ??－１００－??？?？?Ｉ?＇?Ｉ?＊?Ｉ?？?Ｉ??０?５?１０?１５?２０??时间（ｍｓ）??图２．?３有齿槽电机与无齿槽电机齿槽转矩??从仿真结果可以看出，有齿槽电机齿槽转矩很大，而无齿槽电机的齿槽转矩??几乎为零。无齿槽定子结构的永磁同步电机可以大大降低电机的齿槽转矩。??此外，采用无齿槽结构，电机的等效气隙会增大。但电机内气隙磁导为常数，??故定子谐波磁动势会大大降低，所以无齿槽结构也会削弱电机的电磁转矩脉动。??２．２．２无齿槽环形双层短距绕组??无齿槽电机普遍采用单层绕组结构如图２．４所示，在４极无齿槽电机中，??将绕组分布空间均匀分成１２份可看作是无齿槽电机绕组的单层整距分布，如下??图所示：??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法和Taguchi法的Fa-SynRM多目标优化设计[J]. 董砚,郭瑾,荆锴,孙鹤旭. 电工技术学报. 2019(24)
[2]基于STM32三轴云台控制系统的设计[J]. 陆聪,张北伟. 国外电子测量技术. 2019(09)
[3]遗传算法在优化问题中的应用综述[J]. 李岩,袁弘宇,于佳乔,张更伟,刘克平. 山东工业技术. 2019(12)
[4]无槽环形绕组轴向磁通永磁电机空载反电动势解析[J]. 孙明灿,唐任远,韩雪岩,佟文明. 电机与控制应用. 2017(09)
[5]改进SMO与I-f启动相结合的PMSM无传感器控制[J]. 郭栋梁,刘喜刚,刘金国,高宏伟. 沈阳理工大学学报. 2017(02)
[6]永磁同步电机无传感器控制及其启动策略[J]. 张耀中,黄进,康敏. 电机与控制学报. 2015(10)
[7]基于改进滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器I/F起动方法[J]. 肖烨然,刘刚,宋欣达,崔臣君,孙庆文. 电力自动化设备. 2015(08)
[8]高性能永磁同步电动机的低成本简易正弦波控制[J]. 卢彬芳,黄进,张耀中. 微特电机. 2015(05)
[9]永磁同步电机无传感器单电流环启动及闭环切换研究[J]. 朱万平,孙耀程,胡勤丰,薛文彬. 机电工程. 2015(01)
[10]永磁无刷电机转矩脉动分析及削弱方法[J]. 李节宝,章跃进. 电机与控制应用. 2011(04)
博士论文
[1]电感集成式高速无槽永磁同步电机的研究[D]. 曹海川.哈尔滨工业大学 2015
[2]永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究[D]. 王子辉.浙江大学 2012
硕士论文
[1]无槽永磁电机转矩脉动抑制及位置环带宽提升研究[D]. 张宜嘉.哈尔滨工业大学 2019
[2]步进云台自适应稳姿控制研究[D]. 陈毅维.西安工业大学 2019
[3]电动两轮车用永磁同步电机矢量控制器的研究[D]. 谢阳萍.江西理工大学 2015
[4]电动车用永磁同步电机无传感器矢量控制系统[D]. 杨帆.大连理工大学 2013
[5]永磁同步电机低速转矩脉动抑制方法研究[D]. 伍倩倩.湖南大学 2013
[6]PMSM伺服系统速度环和位置环控制器参数自整定技术[D]. 刘可述.哈尔滨工业大学 2012
[7]无齿槽高速永磁无刷直流电机参数计算与结构优化的研究[D]. 张晓翠.山东大学 2011
[8]基于软磁铁氧体的高速永磁无刷电机磁场分析及弱磁结构研究[D]. 颜世超.山东大学 2010
[9]永磁同步电机伺服控制系统的研究[D]. 梁文毅.浙江大学 2006
本文编号：2967403
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