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能量回馈型超声波电机是一种集驱动与能量采集功能于一体的新型超声波电机,可以解决现有驱动器件自供电问题,但有诸多科学问题值得探索。为此开展了以下研究:能量回馈型超声波电机的工作机理与关键结构设计;电机理论模型与设计方法;电机能量采集系统模型与转换拓扑电路;电机驱动与控制特性;电机制备科学与综合试验。 1、 提出了一种改进的压电陶瓷极化分区形式,设计了一体式和分体式两种能量回馈型超声波电机结构,建立了两种电机定子结构的有限元模型,优化设计并分析了定子参数和采集区负载电阻对其频率特性、振动特性以及电特性的影响。 2、 考虑定子结构刚度不对称性,提出了电机定子等效双模机械振动模型;建立了电机定转子接触面力传递模型及其修正;利用修正后的Hamilton原理及粘弹性接触理论建立了电机动力学模型;基于正压电效应和弯曲振动理论,首次建立了电机能量采集数学模型;分析了驱动电压、驱动频率、预压力、负载力矩以及采集区负载电阻等对电机振动特性、机械特性和电输出特性的影响,形成了电机结构与能量优化设计理论。 3、 提出了电机能量采集系统的新型机电耦合等效电路模型,首次给出了能量采集系统的能量流图,分析了不同接口拓扑电路下的系统能量组成,建立了系统电荷-电压轨迹图。形成了标准整流滤波(SIC)、同步开关电感(SSHI)和能量自给同步开关电感(SP-SSSHI)能量采集转换拓扑电路技术;揭示了拓扑电路与采集系统之间多时间尺度非线性耦合动力学行为以及作用机制。 4、 提出了一种基于模糊PID的在线识别电机控制策略,具有误差小、计算量小和易于实现等特点,速度误差在3%以内。形成了基于555振荡技术、DSP2407 和DSP2808处理器的三种驱动控制电源技术。研制了两种能量回馈型超声波电机样机合计6套,搭建了电机性能测试平台,开展了电机综合性能实验研究,结果表明电机性能达到了设计指标要求。 5、 开展了压电能量采集器的关键理论与技术研究,形成了振动能量采集器的优化设计方法。此外,开展了两种新型超声波电机研究。 2100433B
超声波电机的优良特性使其在微型机器人的驱动控制中得到广泛的应用。由于受其摩擦驱动机理的限制,超声波电机的能量转换效率低,这严重限制了它在许多有限能量场合中的应用,如密封恶劣环境中工作的微型机器人。因此,研究振动能量采集与回馈的方法将超声波电机的振动能量回收转换成电能,并定期向密封恶劣环境中工作的微型机器人提供电能。本项目将探索研究能量回馈型超声波电机的构造理论与关键技术,并研制出至少一种能量回馈型超声波电机样机。研究内容包括:(1)能量回馈型超声波电机的工作机理与关键结构设计;(2)能量回馈型超声波电机的理论模型、设计方法;(3)超声波电机能量转换系统与储能系统耦合动力学行为;(4)能量回馈型超声波电机的驱动与控制特性;(5)能量回馈型超声波电机的制备科学与综合试验。本项目目标是研制集驱动与发电一体化的高效节能型超声波电机,为微型机器人在密封恶劣环境中的持续稳定工作
彩叶树种近年来在各地的需求一直处于上升趋势,北京、上海、大连等大中城市还特别提出了在城区主干道两侧以及重点景区种植红色、金色等系列彩叶树种,以解决城市绿化色彩单调的问题。但是,设计师在做园林设计时依然...
放坡的坡度,边坡稳定验算,支护方案(如果有的话),分层厚度。 《深基坑工程施工技术》是虹桥综合交通枢纽深基坑工程技术策划和施工管理过程的总结。以基坑工程为主题,以基坑办案的确定、实施过程的控制...
开挖时要注意开挖进尺、控制超欠挖、支护时注意钢架(如果有)连接、防排水同样是非常重要的,不可忽视、二衬施工时要注意不能侵线。
压电陶瓷在超声波电机中的应用研究
武汉理工大学 硕士学位论文 压电陶瓷在超声波电机中的应用研究 姓名:郑惠清 申请学位级别:硕士 专业:材料学 指导教师:周静 20100401 压电陶瓷在超声波电机中的应用研究 作者: 郑惠清 学位授予单位: 武汉理工大学 本文链接: http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1680468.aspx 授权使用:江苏大学图书馆(wfhyjs04) ,授权号:125943f0-6328-46b2-9e01-9e2e00e11140 下载时间:2010年11月14日
小型柱体超声波电机驱动控制电路的研究
http://www.paper.edu.cn - 1 - 小型柱体超声波电机驱动控制电路的研究 潘序之,王心坚,金龙 东南大学电气工程学院,南京 (210096) E-mail:pxz0805@126.com 摘 要:柱体超声波电机作为一种新型电机, 介绍了其运行机理。 利用分频电路与功率 PWM 的逻辑组合,设计了四路 PWM 驱动波形产生的方法。讨论了驱动电路设计中存在的问题, 并进行了速度 PID 调节。 关键词: 小型柱体超声电机,功率 PWM,电路匹配, PID 调速 中图分类号: TM3 1. 引言 小型柱体超声波电动机以其体积小、 结构简单、 不用粘接等独特优点在小型化精密控制 领和非连续运动领域有广阔的应用前景。 日本佳能公司已将小型柱体超声波电机取代环形超 声波电机用于镜头调焦系统。 日本的 Minoru Kurosawa 于1989年首先介绍了双转子柱体超声
电梯的运行离不开电能,由于电梯在空载或轻载上行时以及满载或重载下行时曳引机会产生再生能量。并且这些再生能量必须要得到适当处理,而能量回馈技术正是解决再生能量的最佳处理方法。电梯能量回馈技术的研究就是要解决电梯运行过程中的能量浪费问题,降低电梯的能耗,这对于国民经济具有重要的社会意义和经济效益。
系统的主回路结构如图2所示,主要由滤波电容、三相IGBT全桥、串联电感及一些外围电路组成。电梯能量回馈系统的输入端与电梯变频器的直流母线侧相连,输出端与电网侧相连。
当电梯曳引机工作在电动状态时,开关器件V1~V6全部被封锁,处于关断状态。当曳引机工作在发电状态,能量累积在变频器直流母线侧,产生泵升电压,当直流母线电压超过启动有源逆变电路的工作电压Ed并满足其它逆变条件后,能量回馈系统开始工作,将直流母线上的能量回馈电网。随着这部分能量的释放,直流母线电压逐渐下降,当回落到设定值后,回馈系统停止工作。另外,连接在逆变电路与三相交流电网之间的高频磁芯扼流电抗器将吸收直流母线电压和电网线电压的差值,以减小对电网电压的影响。
电梯运行时有四个工况分别是:(1)空车上行和满载下行,即轿箱或配重较轻的一边上升,此时是系统释放势能的过程,曳引机工作在发电状态。(2) 空车下行与满载上行,即轿箱或配重较轻的一边下降,此时系统势能在不断增加,曳引机工作在电动状态。(3)当电梯到达所在楼层减速制动时,系统释放动能,此时曳引机也工作在发电状态。(4)电梯在半载或在接近半载状态下运行,此时曳引机工作在平衡或接近平衡工况,这是电梯运行的最大概率工况。
当电梯运行在(1)、(3)工况时,曳引机工作在发电状态,所产生的能量通过电动机和变频器转化为变频器直流母线上的直流电能。这些能量被临时存储在变频器直流回路的大电容中,能量回馈系统是将电梯变频器直流侧大电容中储存的直流电能转换为交流电,并回送到电网。
1、回馈节能基本原理
将运动中负载上的机械能(位能、动能)通过能量回馈装置变换成电能(再生电能)并回送给交流电网,供附近其它用电设备使用,使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降,从而达到节约电能的目的。
2、回馈节能解决方案
能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网,供周边其它用电设备使用,节电效果十分明显,一般节电率可达15%~45%。此外,由于无电阻发热元件,机房温度下降,可以节省机房空调的耗电量,在许多场合,节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。
1、 回馈节能基本原理
将运动中负载上的机械能(位能、动能)通过能量回馈装置变换成电能(再生电能)并回送给交流电网,供附近其它用电设备使用,使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降,从而达到节约电能的目的。
2、回馈节能解决方案
能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网,供周边其它用电设备使用,节电效果十分明显,一般节电率可达15%~45%。此外,由于无电阻发热元件,机房温度下降,可以节省机房空调的耗电量,在许多场合,节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。