基于旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器的電力拖動(dòng)系統(tǒng)扭振檢測(cè)及電機(jī)扭振抑制方法研究.pdf

1、電力拖動(dòng)系統(tǒng)是指由電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，通過傳動(dòng)裝置拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，從而完成生產(chǎn)任務(wù)的系統(tǒng)，在航空、化工、紡織等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩不平衡時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)存在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，繼而引起振動(dòng)和噪聲。此外，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)還會(huì)縮短原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子及傳動(dòng)裝置的壽命。因此，研究可以直接測(cè)量電力拖動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的新方法，剖析系統(tǒng)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的原因，揭示相關(guān)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響機(jī)理，探究系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的變化規(guī)律，

2、從而提出抑制系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的新方法，具有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　根據(jù)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程可知，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)以旋轉(zhuǎn)角加速度波動(dòng)的形式體現(xiàn)出來。基于此，本文提出了一種基于電磁感應(yīng)原理的，能夠直接、實(shí)時(shí)、客觀的檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角加速度的新方法，闡述了旋轉(zhuǎn)角加速度的測(cè)量原理，建立了對(duì)應(yīng)的有限元模型，通過仿真驗(yàn)證了旋轉(zhuǎn)角加速度測(cè)量原理的可行性，依據(jù)該方法設(shè)計(jì)了新結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，完成了傳感器樣機(jī)的制作。
　　由于旋轉(zhuǎn)角

3、加速度傳感器的測(cè)量精度很大程度上依賴于標(biāo)定的準(zhǔn)確度，因此，本文提出了一種的角加速度標(biāo)定方法，闡述了標(biāo)定方法的工作原理，根據(jù)該方法研制了旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，對(duì)傳感器進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，得到了傳感器的性能指標(biāo)。
　　以研制的旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器為硬件支撐，對(duì)兩種電力拖動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行了檢測(cè)，剖析了系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的產(chǎn)生原因，研究了系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的變化規(guī)律，揭示了相關(guān)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響機(jī)理，最后提出了相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)抑制方法，具體內(nèi)

4、容如下:
　　1.闡述了單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的工作原理，建立了單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)在空載、改變負(fù)載和改變電容多種工況下的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行了檢測(cè)，經(jīng)過分析表明定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的橢圓度變化是造成系統(tǒng)存在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的主要原因;通過等效電路和相量圖對(duì)系統(tǒng)多種工況下的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變化規(guī)律進(jìn)行了剖析，得到了負(fù)載、電容參數(shù)變化對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)橢圓度的影響機(jī)理;優(yōu)化了抑制單相電容運(yùn)行電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的方法，通過負(fù)載和可調(diào)電容和合理匹配，達(dá)

5、到改善定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)橢圓度，抑制系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的目的。
　　2.介紹了罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，提出了一種新的計(jì)算定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)橢圓度的方法;采用雙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論對(duì)定子產(chǎn)生的磁勢(shì)進(jìn)行了分析，得到了罩極式單相異步電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的等效電路;推導(dǎo)了氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式，獲取了罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式，表明電磁轉(zhuǎn)矩巾包含二倍頻振動(dòng)轉(zhuǎn)矩分量;對(duì)罩極式單相異步電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行了檢測(cè)，驗(yàn)證了上述理論的正確性

6、;根據(jù)罩極式單相異步電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理和變化規(guī)律，提出了一種基于谷峰互補(bǔ)疊加原理的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)抑制新方法;研制了新型罩極式單相異步電機(jī)樣機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)表明由新結(jié)構(gòu)罩極式單相異步電機(jī)的二倍頻振動(dòng)轉(zhuǎn)矩分量產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，能夠得到有效的抑制。
　　本文研制的旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，可以直接測(cè)量拖動(dòng)系統(tǒng)的瞬時(shí)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，且安裝簡(jiǎn)單，測(cè)量時(shí)只需和被測(cè)系統(tǒng)同軸相連即可;提出的旋轉(zhuǎn)角加速傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，可產(chǎn)生重復(fù)的旋轉(zhuǎn)角加速度激勵(lì)，能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)