高温环境下永磁电机驱动系统研究

发布时间：2017-12-20 04:22

  本文关键词：高温环境下永磁电机驱动系统研究　出处：《哈尔滨工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着现代社会对于能源需求的增大以及当前资源的逐渐匮乏,人们渐渐将目光瞄准太空资源、深海资源以及深地资源。处在当下风云变幻的世界大局势下,对于太空资源、深海资源以及深地资源的发掘已经成为各个有野心的国家的重大战略。而对于太空、深海、深地等资源的勘探与开发需要相关的设备和技术,太空、深海、深地决定了勘探与开发的环境,高温、低温、高压等极端环境。因此,对于适应这些极端环境的相关设备、技术的研制和开发逐渐变得越来越重要。掌握了相关技术的国家必将在未来国际局势的竞争与博弈中占据有利的地位。电机作为各种勘探与开发的核心以及执行部件,其正常运行与否关系到整个设备的工作状况。所以,把极端环境下电机驱动系统的适应性作为研究的重点。本课题选取极端环境中的高温状况对永磁电机的驱动系统进行相关研究。鉴于电子元器件是构成电机驱动系统以及其他各种驱动电路的基本,因此,电机驱动电路的高温适应性决定于电子元器件的高温适应性。现有的电子元器件中,有些可以耐受高温的核心元器件对我国是禁运的,有些元器件在正常运行时标称温度值并未达到需求的工作环境温度。本文正是在此背景下研究器件的超额使用用以实现极端环境下的控制。为了实现在高温下电机驱动系统的功能,通过分立元件如运放、电容等搭建控制器替代传统数字集成控制器,如DSP、MCU等,以解决关键元器件禁运问题,另外分立元件搭建控制器虽然实现功能相对单一,但其较低的硬件成本、在高温恶劣环境下较强的抗干扰能力和容易调试等优点足以在高温环境下实现特定功能。本文通过采用在恒温箱中进行主要电子元器件的高温试验,用以测定器件主要参数的变化规律,并对不同种器件的变化规律进行分析对比,为后文对控制电路特性的影响分析奠定基础并且为相关设计人员提供参考。本文在常用电子元器件试验规律的基础上在saber软件中仿真分析电子元器件变化给驱动电路控制特性带来的影响,为了分析方便,文中选取了开关电源、无刷直流电机驱动控制器以及电机驱动中常用的滤波器、过流保护、锁相环等电路进行仿真,并对高温环境下的MOSFET的开关损耗以及因此而造成的温升进行了仿真分析。然后在仿真模型的基础上建立相关控制系统的数学模型,运用波特图对模型中各种参数变化对性能造成的影响进行分析。运用根轨迹的方法找出某些元器件在高温环境下正常工作的区域范围,为高温环境驱动器设计提供依据,并用saber进行了仿真验证。最后,选取永磁电机驱动系统中常用的子系统如滤波器、保护电路、锁相环等进行高温环境下的实物实验,用以验证并分析高温环境对驱动器可能带来的影响。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM351

【参考文献】

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本文编号：1310738