用于SRM的ECS转子位置检测方案研究与设计

发布时间：2021-04-19 11:55

　　开关磁阻电机（SRM）因其结构简单、性能优良、环境适应性好等特点得到广泛应用。开关磁阻电机的稳定运行依赖于准确的转子位置信息,传统的位置传感器中光电传感器与霍尔位置传感器会受到工作环境中高温、油污、粉尘的影响,而电涡流传感器（ECS）是一种无接触的电磁式传感器,与开关磁阻电机特性相匹配。目前电涡流传感器的研究多侧重于无损探伤与距离检测,将电涡流传感器优秀的检测能力与转子位置信息结合起来,设计用于开关磁阻电机的电涡流传感器转子位置检测方案具有研究意义。ANSYS软件具有强大的电磁场有限元建模和分析能力,使用ANSYS建立应用于开关磁阻电机转子位置检测的电涡流传感器三维电磁场模型,仿真得到其电磁特性。根据一个周期内探头线圈等效阻抗变化曲线的分析,提出将探头线圈等效电阻作为检测量进行检波分析的测量方法。测量电路通过测量探头线圈消耗有功功率的方法实现检测等效电阻的目的,电路根据功能分为电流源转换模块、乘法器模块、低通滤波模块、电压放大及比较模块,在saber中对电路功能进行仿真,验证了测量电路的合理性。使用Altium Designer软件绘制原理图及PCB板,绕制探头线圈、焊接电路板并搭建实... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 开关磁阻电机转子位置检测技术综述
        1.2.1 开关磁阻电机转子位置检测技术的发展现状
        1.2.2 目前开关磁阻电机转子位置检测方案的不足
    1.3 电涡流检测技术的研究现状与发展趋势
        1.3.1 电涡流检测技术的研究现状
        1.3.2 电涡流检测技术的发展趋势
    1.4 本文的研究意义及研究内容
        1.4.1 研究意义与创新点
        1.4.2 研究内容与结构安排
第二章 电涡流传感器检测技术基本原理
    2.1 引言
    2.2 电磁场基本理论
        2.2.1 麦克斯韦方程组
        2.2.2 电磁场分析中的物质本构关系
        2.2.3 电磁场分析中的边界条件
    2.3 电涡流传感器基础理论
        2.3.1 电涡流传感器的的工作原理
        2.3.2 电涡流传感器等效电路
    2.4 带磁芯的电涡流传感器理论研究
        2.4.1 带磁芯的电涡流传感器数学模型
        2.4.2 带磁芯的电涡流传感器阻抗解析式
    2.5 电涡流传感器应用于开关磁阻电机位置检测
        2.5.1 电涡流传感器的设计
        2.5.2 应用于开关磁阻电机的检测方法
    2.6 本章小结
第三章 电涡流传感器转子位置检测方案的三维建模与有限元分析
    3.1 引言
    3.2 有限元分析基本理论
        3.2.1 有限元分析一般过程
        3.2.2 ANSYS软件及APDL语言介绍
    3.3 电涡流传感器的三维有限元建模
        3.3.1 问题定义
        3.3.2 几何建模
        3.3.3 定义单元类型及实常数
        3.3.4 定义材料属性
        3.3.5 网格划分
        3.3.6 定义边界条件
    3.4 加载求解与后处理
    3.5 仿真结果分析
        3.5.1 电涡流传感器电磁特性
        3.5.2 电涡流传感器涡流效应分析
        3.5.3 电涡流传感器输出阻抗分析
        3.5.4 激励频率对输出电阻影响分析
    3.6 本章小结
第四章 ECS位置检测方案测量电路的设计与仿真
    4.1 引言
    4.2 传统电涡流传感器测量电路设计
        4.2.1 电桥法
        4.2.2 谐振法
        4.2.3 应用于转子位置检测的测量电路实现方案
    4.3 测量电路具体模块设计
        4.3.1 正弦信号产生电路
        4.3.2 电流源转换模块
        4.3.3 乘法电路模块
        4.3.4 滤波电路模块
        4.3.5 电压放大及比较模块
    4.4 总电路仿真与验证
    4.5 本章小结
第五章 ECS位置检测方案的PCB绘制与电路测试
    5.1 引言
    5.2 测量电路PCB板的设计与制作
        5.2.1 元器件选择
        5.2.2 测量电路原理图绘制
        5.2.3 PCB板的布局与绘制
        5.2.4 PCB板制作与实验平台的搭建
    5.3 PCB模块功能测试
        5.3.1 晶振模块
        5.3.2 低通滤波模块
        5.3.3 电流源转换模块
        5.3.4 放大电路模块
    5.4测量电路总体实验
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]霍尔传感器温度补偿方法研究[J]. 王锋,刘美全,范江玮.  电子测量技术. 2014(06)
[2]新型位移电涡流传感器设计[J]. 张尚坤.  现代电子技术. 2013(08)
[3]电涡流传感器测量精度的新型误差分析方法[J]. 姚焕新,苗恩铭,牛鹏程.  中国机械工程. 2012(22)
[4]开关磁阻电机中霍尔位置传感器细分电路[J]. 苏建中,马志国,闫志平,巩士磊.  电机与控制应用. 2012(06)
[5]用坐标变换方法求解倾斜圆环线圈时谐电磁场的解析解[J]. 雷银照.  电工技术学报. 2010(04)
[6]相敏检波电路鉴相特性的仿真研究[J]. 裴立云.  现代电子技术. 2008(19)
[7]含铁氧体磁芯的电涡流传感器线圈阻抗理论模型和数值计算[J]. 于亚婷,杜平安.  仪器仪表学报. 2007(12)
[8]线圈形状及几何参数对电涡流传感器性能的影响[J]. 于亚婷,杜平安,廖雅琴.  仪器仪表学报. 2007(06)
[9]电涡流传感器线圈阻抗计算方法[J]. 于亚婷,杜平安,李代生.  机械工程学报. 2007(02)
[10]开关磁阻电机发展及应用[J]. 刘迪吉.  电气技术. 2006(07)

博士论文
[1]亚纳米精度电涡流传感器的理论和设计研究[D]. 王洪波.中国科学技术大学 2015
[2]与被测材料无关的电涡流传感器基础理论与实现方法研究[D]. 于亚婷.电子科技大学 2007
[3]航空高压直流开关磁阻起动/发电机系统的研究[D]. 严加根.南京航空航天大学 2006

硕士论文
[1]基于外转子式SRD电动轮高精度位置传感器研究[D]. 张庆洋.北京交通大学 2012
[2]新型电涡流传感器开发[D]. 杨拓.电子科技大学 2011
[3]环形结构涡流传感器的研制[D]. 孙凯.合肥工业大学 2010
[4]一种高灵敏度金属探测器的研究[D]. 王海鱼.哈尔滨理工大学 2009
[5]涡流测距系统的仿真及设计[D]. 徐志明.北京交通大学 2008
[6]基于阻抗分离法的汽车漆膜厚度涡流检测技术研究[D]. 潘超.哈尔滨工业大学 2008
[7]电涡流传感器的仿真与设计[D]. 廖雅琴.电子科技大学 2007
[8]双探头电涡流传感器真空度无损检测系统研究[D]. 李莉.天津大学 2007
[9]电涡流传感器的电磁场仿真分析[D]. 于亚婷.电子科技大学 2005



本文编号：3147504