风力发电机直流伺服电机模型
《直流伺服电机》PPT课件
图1-11 印制绕组直流伺服电动机 l-后轭铁(端盖)；2-永久磁钢；3-电刷；4-印制绕组；5-机壳；6-前轭铁(端盖)
转子呈薄片圆盘状，厚度一般为(1.5~2) mm，转子的绝缘基片是环氧玻璃 布胶板。胶合在基片两侧的铜箔用印刷电路制成双面电枢绕组，电枢导体还 兼作换向片。定子由永久磁钢和前后盘状轭铁组成，轭铁兼作前后端盖。组 成多极的磁钢胶合在轭铁一侧，在电机中形成轴向的平面气隙。
3.1.1概述
3. 控制系统对伺服电动机的根本要求
宽广的调速范围 机械特性和调节特性均为线性 无“自转〞现象 快速响应。
此外，还要求伺服电动机的控制功率小、重量轻、 体积小等。
3.1.2直流伺服电动机的控制方式和运行特性
控制方式
由
nUa IaRa
Ce
可知，改变电枢电压和改变励磁磁通都可以改变电动机的
构造 杯形电枢绕组是用导线绕在
绕线模上，然后用环氧树脂 定形做成的。杯形转子内外 两侧有内外定子构成磁路。 由于转子内外侧都需要有足 够的气隙，所以气隙大，磁 阻大，磁动势利用率低。
图1-10 杯形转子直流伺服电动机 l-内磁轭；2-电枢绕组；3-永久磁钢；
4-机壳(磁轭)；5-电刷；6-换向器
1.4.2 低惯量直流伺服电动机
1.4.1 直流力矩电动机
为什么做成圆盘状？
由 E a 6 p a 0 n N 6 a ( p 0 ) n 和 N T e 2 p a I a N 2 I a a ( p ) 可 N 知
在电枢电动势Ea Ua
、每极磁通
和导体电流ia
Ia 2a
一样的条件
下，增加导体数N和极对数p，能使转速n降低，电磁转矩Te增大。
由 nC U e a CT eC sR t ，a 2当n=0时，便可求得 Ua Ua0CRt a Ts
直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略
直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护的日益紧迫，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。
直驱式永磁同步风力发电机（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator, DDPMSG）作为一种新型风力发电技术，以其高效率、高可靠性以及低维护成本等优点，逐渐成为风力发电领域的研究热点。
本文旨在对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行深入研究。
文章将介绍直驱式永磁同步风力发电机的基本结构和工作原理，为后续建模和控制策略的研究奠定基础。
接着，文章将详细阐述直驱式永磁同步风力发电机组的数学建模过程，包括机械部分、电气部分以及控制系统的数学模型，为后续控制策略的设计提供理论支持。
在控制策略方面，本文将重点研究直驱式永磁同步风力发电机组的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制和电网接入控制。
最大功率点跟踪控制旨在通过调整发电机组的运行参数，使风力发电机组在不同风速下都能保持最佳运行状态，从而最大化风能利用率。
电网接入控制则关注于如何确保发电机组在并网和孤岛运行模式下的稳定运行，以及如何在电网故障时实现安全可靠的解列。
本文还将探讨直驱式永磁同步风力发电机组的控制策略优化问题，以提高发电机组的运行效率和稳定性。
通过对控制策略进行优化设计，可以进一步减少风力发电机组的能量损失，提高风电场的整体经济效益。
本文将对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，可以为直驱式永磁同步风力发电机组的实际应用提供理论指导和技术支持，推动风力发电技术的持续发展和优化。
二、直驱式永磁同步风力发电机组的基本原理直驱式永磁同步风力发电机组（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator，简称DD-PMSG）是一种将风能直接转换为电能的装置，其基本原理基于风力驱动、机械传动、电磁感应和电力电子控制等多个方面。
伺服电机原理图
伺服电机原理图伺服电机是一种能够根据控制系统的指令，精确地控制位置、速度和加速度的电机。
其原理图如下所示：1. 电源模块，伺服电机的电源模块通常由直流电源和电源管理模块组成。
直流电源提供电能，而电源管理模块则用于管理电源的输入和输出，保证电机正常运行。
2. 控制模块，控制模块是伺服电机的核心部分，它包括控制器和编码器。
控制器接收来自控制系统的指令，然后通过编码器将指令转换成电机的运动控制信号，从而实现对电机的精确控制。
3. 传感器模块，传感器模块用于监测电机的位置、速度和加速度等参数，并将这些数据反馈给控制系统，以便控制系统能够及时调整指令，保证电机的运动精度和稳定性。
4. 电机模块，电机模块包括电机本身和驱动器。
电机是伺服电机的执行部分，它通过接收控制模块的控制信号，实现精确的位置、速度和加速度控制。
而驱动器则用于将控制模块的信号转换成电机所需的电流和电压，从而驱动电机正常运行。
伺服电机原理图所展示的各个模块之间密切配合，共同完成对电机的精确控制。
电源模块提供电能支持，控制模块接收指令并转换成控制信号，传感器模块监测电机的运动参数并反馈数据，电机模块则根据控制信号实现精确的运动控制。
这些模块相互作用，构成了伺服电机的整体工作原理。
除了以上所述的模块外，伺服电机的原理图还可能包括一些辅助模块，如温度传感器、过载保护模块等，用于进一步提高电机的性能和可靠性。
这些辅助模块的加入，使得伺服电机能够在更加苛刻的工作环境下稳定运行，为各种工业自动化设备提供了可靠的动力支持。
总的来说，伺服电机原理图所展示的各个模块协同工作，实现了电机的精确控制，为各种工业自动化设备提供了可靠的动力支持。
通过对伺服电机原理图的深入理解，我们能更好地了解伺服电机的工作原理和结构特点，为电机的选型、应用和维护提供有力的支持。
直流伺服电机
（6.8）
§6.4 直流伺服电机
（三）永磁直流伺服电机的工作特性
1. 永磁直流伺服电机的性能特点 1) 低转速大惯量 2) 转矩大 3) 起动力矩大 4) 调速泛围大，低速运行平稳，力矩波动小
2. 永磁直流伺服电机性能用特性曲线和数据表描述 1) 转矩-速度特性曲线（工作曲线） 2) 负载-工作周期曲线
O
TL TS T
图6.7 直流电机的机械特性
§6.4 直流伺服电机 （二）一般直流电机的工作特性
2. 动态特性 直流电机的动态力矩平衡方程式为
TM TL J d
dt
式中
TM ─电机电磁转矩； TL ─ 折算到电机轴上的负载转矩；
ω ─ 电机转子角速度；
J ─ 电机转子上总转动惯量；
t ─时间自变量。
工作原理：
T1 和T4 同时导通和关断，其基极驱动电压Ub1= Ub4。T2和T3同
时导通和关断，基极驱动电压Ub2= Ub3 = –Ub1。以正脉冲较宽为例， 既正转时。 负载较重时： ①电动状态：当0≤t ≤ t1时， Ub1、Ub4为正， T1 和T4 导通；Ub2、Ub3 为负， T2和T3截止。电机端电压UAB=US，电枢电流id= id1，由US→ T1 → T4 → 地。 ②续流维持电动状态：在t1 ≤t ≤ T时， Ub1、Ub4为负， T1 和T4截止； Ub2、Ub3 变正，但T2和T3并不能立即导通，因为在电枢电感储能的 作用下，电枢电流id= id2，由D2→ D3续流，在D2、 D3 上的压降使T2 、 T3的c-e极承受反压不能导通。 UAB=-US。接着再变到电动状态、续流 维持电动状态反复进行，如上面左图。 负载较轻时： ③反接制动状态，电流反向：② 状态中，在负载较轻时，则id小，续流
风力发电机的建模及动态仿真
Ed′= -
xm x2 + xm
Q
E q′=
xm x2 + xm
D
( 12)
Q= -
x
2
+ xm
x
mE
′ d
D=
x
2
+ xm
x
m
E
′ q
( 13)
p
Q= -
x
2
+ xm
x
mp
E
′ d
p
D=
x
2
+ xm
x mp
E
′ q
( 14)
根据转子电压方程 D 轴
R 2iD + x 2 + x mp E ′ q - ( xm
x= x1+ xm 3. 3 电磁暂态过程方程式 从( 5) 式 D 轴转子磁链方程得
iD =
x2
x +
m
x
m
id
+
1 x2 + xm
D
( 6)
把( 6) 式代入 d 轴定磁链方程得
d=-
x ′id +
E
′ q
( 7)
式中 x ′——暂态电抗
x ′=
x1 +
xm -
x2
x
2 m
+ xm
=
x1 +
x2 x2 +
叙词 风力发电机 建模 动态仿真
Building Model and Dynamic Simulation on Windmill Generator
X in Jiang Institute of T echnolo gy Hou Shuhong, Lin Hong, Chao Qin, Zu Lati
伺服电机的几大分类和一些用途
伺服电机的几大分类和一些用途伺服电机是一种具有闭环控制功能的电动执行器，能够根据输入的控制信号准确地控制输出的位置、速度和力矩。
伺服电机在工业自动化领域中使用非常广泛，具有精度高、稳定性好、响应速度快等优点。
根据不同的工作原理和应用场景，伺服电机可以分为以下几大分类：1.直流伺服电机：直流伺服电机是最早应用于伺服系统中的电机之一、其结构简单、可靠性高，并且输出的扭矩和速度范围广。
直流伺服电机通常采用分析控制器，其应用领域包括机床、机器人、自动化生产线等。
2.步进伺服电机：步进伺服电机是将步进电机和伺服控制技术相结合的一种电机。
步进伺服电机具有步进电机的精确定位特性，同时又具备伺服电机的速度控制和力矩控制能力。
步进伺服电机广泛应用于纺织机械、印刷设备、包装机械等需要高精度定位的领域。
3.交流伺服电机：交流伺服电机主要包括无刷交流伺服电机和有刷交流伺服电机。
无刷交流伺服电机体积小、噪音低、扭矩稳定性好，适用于医疗设备、航空航天等高要求的场合。
有刷交流伺服电机则体积较大，应用于机床、冶金设备等工业领域。
4.超声波伺服电机：超声波伺服电机是一种基于超声波技术的新型伺服电机。
它采用超声波振荡器产生超声波，并通过压电陶瓷或压电陶瓷驱动器将超声波转换为机械振动。
超声波伺服电机具有高频率、高效率、低噪音等优点，广泛应用于电子设备、精密仪器等领域。
5.直线伺服电机：直线伺服电机是一种能够实现直线运动的伺服电机。
它由直流电机和滚珠丝杠组成,通过减速机构实现高速、高精度的直线运动。
直线伺服电机常用于数控机床、注塑机等要求高精度直线运动的设备。
除了以上几大分类外，还有一些特殊用途的伺服电机，例如：1.扭矩电机：扭矩电机是一种在高负载条件下能提供高扭矩输出的伺服电机。
它通常用于需要高力矩输出的设备，如船舶、冶金机械等。
2.精密电机：精密电机是一种能够实现超精密定位和高速运动的伺服电机。
它通常用于需要极高精度定位的设备，如半导体设备、光学仪器等。
交流伺服电机、步进电机、直流伺服电机介绍
交流伺服电机的缺点
• 控制较复杂 • 驱动器参数需要现场调整
– PID参数整定
• 需要更多的连线
驱动器（放大器）工作原理（续）
伺服放大器结构框图
电流PWM控制
• 脉宽调制技术（三角波、正弦波） • 非低噪音模式
驱动器
• 步进电机驱动器（Indexer） • 接受脉冲信号控制绕组电流；环形分配
Torque
IA = 1
IB = 1
P Q Angle
Figure : Rotation in a stepper motor is generated by alternately energizing and de-energizing the poles in the motor’s stator creating torque which turns the rotor.
C1
A2
交流伺服电机结构示意图
交流伺服电机工作原理
• 电子换相（VS 电刷换向）
• 磁极位置检测
霍尔传感器
将3个霍尔传感器装在定子上，各相差120度（不是空间 角度）均布在电机一端。
H1
H2
H3
States 101 100 110 010 011 001
如何放置霍尔传感器？
假设转矩曲线为梯形曲线
三相电流和力矩的关系
Ta
每一相有三个阶段:
• 正向电流 － 1/3 时
Ia
间
• 负向电流 － 1/3 时
Tb
间
• 没有电流 － 1/3 时
Ib
间
在三相中，总是：
Tc
• 一相正向电流
• 一相负向电流
Ic
• 一相没有电流
伺服电机结构图解大全
伺服电机结构图解大全
伺服电机是一种能够精确控制运动的电机，常用于各种自动化设备和机械系统中。
伺服电机的结构复杂多样，下面将介绍几种常见的伺服电机结构，帮助大家更好地了解伺服电机。
1. 直流伺服电机结构图解
直流伺服电机是一种常见的伺服电机类型，其结构相对简单。
通常由电机本体、编码器、控制器等部分组成。
电机本体包括定子和转子，编码器用于反馈电机转动位置，控制器则控制电机的转速和位置。
直流伺服电机结构图解
直流伺服电机结构图解
2. 步进伺服电机结构图解
步进伺服电机结构相对复杂一些，通常由步进电机、编码器、闭环控制系统等
部分组成。
步进电机通过控制电流大小来控制转动角度，编码器用于反馈电机位置信息，闭环控制系统可以实现更精准的控制。
步进伺服电机结构图解
步进伺服电机结构图解
3. 交流伺服电机结构图解
交流伺服电机结构也较为复杂，由交流电机、编码器、控制器等部分组成。
交
流电机通常使用感应电机或永磁同步电机，编码器可实现位置反馈，控制器则控制电机运动。
交流伺服电机结构图解
交流伺服电机结构图解
通过以上对不同类型伺服电机结构的介绍，我们可以看到不同类型的伺服电机
在结构上的区别，但它们都有一个共同点，即都能够实现精准的位置和速度控制。
选择适合自己需求的伺服电机，可以提高设备的性能和稳定性。
希望以上内容能够帮助大家更好地理解伺服电机的结构和原理。
以上是伺服电机结构图解的内容，希望对大家有所帮助。
三种风力发电机组的建模与仿真
近年来风能的开发利用已得到世界各国的高度 重视 ,技术和设备的发展很快 ,风力发电机组由最初 的恒速恒频型发展到变速恒频型 ,发电效率有了显 著提高 。恒速恒频型发电机组以异步发电机为代 表 ,目前我国的风电场多采用此种发电机[1] ,其主要 优点是结构简单 、成本低 、过载能力强以及运行可靠 性高 ,但是发电机的功率因数较低 ,因此一般要在输 出端安装可投切的并联电容器组提供无功补偿 。
由于恒速恒频型发电机组的异步机是国内当前 各风电场的主流机型 ,而国内近年引入的技术又以 变速恒频风力发电机组为主 ,因此本文主要针对上 述风力发电机组的模型进行了仿真和研究 ,分别建 立了异步感应电机 、双馈感应式电机以及永磁同步 电机这 3 种主要电机类型的单机无穷大系统风电场 仿真模型 ,并分别在各种不同的模拟风速情况下对 各个模型进行仿真分析 ,最后将它们在风速扰动情 况下的响应特性进行比较 。
机组所特有的变频器模型及其控制实现方法进行了 具体的阐述 。目前风电机组的变频器多采用 PWM 控制的交直交形式 ,且关于模型和控制的研究也多 限于考虑变流器逆变部分的控制作用 ,而文献[ 5 ]则 完善了整流部分的控制作用 ,描述了功率单向流动 的 PWM 控制的电压源交 - 直 - 交变频器和一台小 型双馈感应发电机装置 ,阐述了该装置中变频器的 控制机理和相应控制结构的设计 ,提出了适合于风 力发电系统的变频器和双馈电机简化数学模型和控 制策略的设计方案 ;文献 [ 6 ]和 [ 7 ]针对发电机电气 部分和风力机桨距角的控制器提出了相应的设计实 现和控制策略 。其设计主要采用 PI 控制器 ,目前也 提出了模糊或自适应控制器 ,而控制策略的分析则 根据风速的变化 ,以最大效率利用风能为目的 ,为优
交流伺服电机和直流伺服电机的区别
交流伺服电机和直流伺服电机的区别
在工业自动化系统中，伺服电机是一种关键的驱动装置，常用于控制机器人、
数控机床、风力发电机等设备。
其中，交流伺服电机和直流伺服电机是两种常见类型，它们在结构和工作原理上存在一些显著的区别。
结构区别
交流伺服电机
交流伺服电机一般由定子和转子组成，定子和转子之间通过气隙隔开。
定子上绕有三相绕组，通过变频器提供的交流电源激励，形成旋转磁场。
转子上装有永磁体或感应电流，与定子磁场相互作用，转动产生转矩。
直流伺服电机
直流伺服电机通常由定子、转子、碳刷和电刷环等部件组成。
定子上绕有励磁绕组，提供磁场。
转子上则是永磁体或绕组，电源通过碳刷和电刷环引入转子，形成磁场与定子磁场相互作用，实现转动。
工作原理区别
交流伺服电机
交流伺服电机利用变频器将交流电源转换为可调频率的电源，通过调节频率和电压来控制电机的转速和转矩。
具有响应速度快、动态性能好、使用寿命长等优点。
直流伺服电机
直流伺服电机通过调节电源的电压和电流来实现转速和转矩的控制，控制精度高，响应灵敏，适用于需要高精度位置控制的场合。
应用领域区别
交流伺服电机
交流伺服电机适用于大功率、大转矩的应用场合，如数控机床、注塑机、风力发电机等。
直流伺服电机
直流伺服电机适用于需要高速、高精度、快速响应的应用场合，如机器人、纺机、医疗设备等。
结语
总的来说，交流伺服电机和直流伺服电机在结构、工作原理和应用领域上存在
着一些差异。
选择合适的伺服电机类型，需要根据具体的应用需求和工作环境来综合考虑。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读。
永磁直驱风力发电机建模报告【管理资料】
永磁直驱风力发电机建模报告（改4）一、按变流器拓扑分类1、不可控整流+逆变器拓扑图1 不控整流+电压源型逆变器不控整流+逆变器构成的拓扑结构简单, 由二极管整流电路将PMSG 发出的交流电转变为直流电,然后由电压源型逆变器VSI转变为交流电, 送入电网。
由不控整流得到的直流侧电压随输入而变化, 通过全控型器件构成VSI, 可以通过改变调制比来实现并网电压频率和幅值恒定; 这种拓扑可以进一步提高开关频率, 减小谐波污染, 灵活调节输出到电网的有功功率和无功功率, 从而调节PMSG 的转速, 使其具有最大风能捕获的功能; 缺点是不能直接调节发电机电磁转矩, 动态响应较慢, 不控整流会造成定子电流谐波含量较大, 会增大电机损耗和转矩脉动, 并且当风速变化范围较大时, VSI 的电压调节作用有限。
2、不控整流+DC /DC 变换+逆变拓扑通过增加DC/DC变换器, 可以实现输入侧的功率因数校正( PFC) , 提高发电机的运行效率; 同时当风速变化时, 不控整流得到的电压也在变化, 而通过DC/DC 变换器的调节可以保持直流侧电压的稳定, 并能对PMSG 的电磁转矩和转速进行控制, 实现变速恒频运行, 使其具有最大风能捕获功能。
3、背靠背双PWM变换器拓扑发电机定子通过背靠背变流器和电网连接。
发电机侧PWM 变换器通过调节定子侧的d 轴和q 轴电流, 控制发电机的电磁转矩和定子的无功功率(无功设定值为0), 使发电机运行在变速恒频状态, 额定风速以下具有最大风能捕获功能；网侧PWM 变换器通过调节网侧的d 轴和q 轴电流, 保持直流侧电压稳定, 实现有功和无功的解耦控制, 控制流向电网的无功功率,通常运行在单位功率因数状态, 此外网侧变换器还要保证变流器输出的THD 尽可能小, 提高注入电网的电能质量。
二、 机组各部分数学模型 （一） 背靠背拓扑1.风速模型风速模型是进行风力发电研究的源参数。
自然界的风, 并不是由单一元素构成的, 在考虑风的组成时, 可根据风电场实测风速数据, 做出各种风速出现的概率分布, 由此确定几种典型的风函数。
双馈风力发电机的数学模型
感谢阅读
在建立基本方程之前，有几点必须说明：（1）首先要选定好磁链、电流和电压的正方向。 图3- 9所示为双馈电机的物理模型和结构示意图。图中，定子三相绕组轴线A、B、C在空间上是固定，a、b、c为转子轴线并且随转子旋转， 为转子a轴和定子A轴之间的电角度。它与转子的机械角位移 的关系为 ， 为极对数。各轴线正方向取为对应绕组磁链的正方向。定子电压、电流正方向按照发电机惯例标示，正值电流产生负值磁链；转子电压、电流正方向按照电动机惯例标示，正值电流产生正值磁链。
=
上述若干式子构成了交流励磁发电机在三相静止轴系上的数学模型。可以看出，该数学模型即是一个多输入多输出的高阶系统，又是一个非线性、强耦合的系统。分析和求解这组方程式非常困难的，即使绘制一个清晰的结构图也并非易事。为了使交流励磁电机具有可控性、可观性，必须对其进行简化、解耦，使其成为一个线性、解耦的系统。其中简化、解耦的有效方法就是矢量坐标变换。
运动方程
交流励磁电机内部电磁关系的建立，离不开输入的机械转矩和由此产生的电磁转矩之间的平衡关系。简单起见，忽略电机转动部件之间的摩擦，则转矩之间的平衡关系为：式中， 为原动机输入的机械转矩， 为电磁转矩， 为系统的转动惯量， 为电机极对数， 为电机的电角速度。
（3-9）
从磁场能量根据机电能量转换原理，可以得出电磁转矩方程：应该指出，上述公式是在磁路为线性、磁场在空间按正弦分布的假定条件下得出的，但对定、转子的电流波形没有任何假定，它们都是任意的。因此，上述电磁转矩公式对于研究由变频器供电的三相转子绕组很有实用意义。
至于第二类定、转子间的互感，当忽略气隙磁场的高次谐波，则可近似为是定、转子绕组轴线电角度 的余弦函数。当两套绕组恰好在同一轴线上时，互感有最大值 （互感系数），于是：
如何制作一个简单的人造风力发电机模型
在不同风速下测 试发电机的性能， 以确定最佳工作 点。
定期检查扇叶和 电机的磨损情况 ，及时更换损坏 的部件。
调整发电机的位 置，以获得最佳 的风能利用率。
05
注意事项
注意安全，避免使用锋利的工具。
制作过程中要小心，避免割伤或划伤自己。 确保使用的工具是安全的，不要使用锋利的刀具或剪刀。 在操作发电机模型时，要确保电源已经关闭，避免触电危险。 在安装或拆卸零件时要小心，避免损坏发电机模型或造成其他危险。
固定电机： 将电机固 定在支架 上，确保 电机不会 滑落。
制作电池 盒：将电 池盒固定 在支架上， 为电机提 供电源。
连接开关： 将开关连 接到电池 盒上，控 制电机的 启动和停 止。
安装发电机：将LED灯连接到电池上，然后将电池粘在 纸杯内侧。
准备材料：LED灯、电池、纸杯
将LED灯连接到电池上
调试模型：调整扇叶的角度和电机的转速，使模型达到最佳的发电效果。
制作支架：将另外两根竹签并排粘在纸杯底部，形成支 架。
制作支架： 将另外两 根竹签并 排粘在纸 杯底部， 形成支架。
安装扇叶： 将扇叶安 装在竹签 的一端， 确保扇叶 能够自由 旋转。
连接电机： 将电机连 接到扇叶 上，确保 电机能够 带动扇叶 旋转。
剪刀
用途：剪裁纸板 和布料
规格：选择合适 大小的剪刀，以 便于操作
材质：选择耐用 且锋利的剪刀， 以保证剪裁效果
注意事项：使用 前确保剪刀的刀 刃锋利，使用后 及时清洁并收纳
竹签
用途：制作风叶骨架 长度：根据模型大小选择 直径：适中，不宜过细或过粗 数量：根据模型复杂程度而定
胶水
用于固定风叶和电机
电流：适当的电 流以保证LED灯 的正常工作
电机物理模型
PETER 2017 .2 .26
电机原理
电机（俗称“ 马达 ”）是指依据电磁感应 定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。 在电路中用字母M表示 。它的主要作用是产 生驱动转矩 ， 作为用电器或各种机械的动 力源 。发电机在电路中用字母G表示 。它的 主要作用是利用电能转化为机械能。
电动机组成
3 、单向异步电动机
异步电动机又称感应电动机 ， 是由气隙旋转 磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁 转矩 ， 从而实现机电能量转换为机械能量的 一种交流电机。
该电流与磁场相互作用产生正 、反电磁转矩。 正向电磁转矩企图使转子正转； 反向电磁转 矩企图使转子反转 。这两个转矩叠加起来就 是推动电动机转动的合成转。
电动机主要包括一个用以产生磁场的电 磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转 电枢或转子和其它附件组成 。在定子绕 组旋转磁场的作用下 ，其在电枢鼠笼式 铝框中有电流通过并受磁场的作用而使 其转动。
定子 & 转子
定子(静止部分) 定子铁心： 电机磁路的一部分 ，并在其上放置定子绕组； 定子绕组：是电动机的电路部分 ，通入三相交流电 ，产生旋转磁场 ;
直流电机的物理模型图
上图的直流电机的物理模型图 ， 固定部分有磁铁 ， 这里称作主磁极； 固定部分还有电 刷 。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组 。 (其中2个小圆圈是为了方便表示该 位置上的导体电势或电流的方向而设置的)
2 、步进电机
步进电机工作原理 当电流流过定子绕组时 ， 定子绕组产生一矢量磁场 。该磁场
2 、步进电机原理
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环 控制元步进电机件 。在非超载的情况下 ， 电机的转速 、 停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数 ，而不受 负载变化的影响 ， 当度 。 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量 ， 从而达到准确 定位的目的； 同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转 动的速度和加速度 ， 从而达到调速的目的。
直流电机速度控制模型建立
十二、直流电动机速度控制模型建立
如图所示，和分别为电枢回路电阻和电感，为机械旋转部分的转动惯量，为旋转部分的粘性摩擦系统，为电枢电压，为电动机转动速度，为电枢回路电流。
通过调节电枢电压，控制电动机的转动速度。
电动机负载变化为电动机转动速度的干扰因素，用负载力矩表示。
根据直流电动机的工作原理及基尔霍夫定律，直流电动机有四大平衡方程：
（1）电枢回路电压平衡方程
式中，为电动机的反电势。
（2）电磁转矩方程
式中，为电枢电流产生的电磁转矩，为电动机转矩系数。
（3）转矩平衡方程
式中，为机械旋转部分的转动惯量，为旋转部分的粘性摩擦系数。
（4）由磁感应关系，得
根据上述的四个平衡方程式，可建立起系统的输出量、干扰量与输入量之间的传递函数
建立起直流电动机的结构图为
直流电动机参数为
，,,。
得到系统的阶跃响应曲线为。
12直流电机速度控制模型
实验十二直流电机转速控制模型一. 实验目的综合运用所学控制知识设计控制器，对直流电机转速控制模型进行控制，达到快速调整直流电机转速的目的。
图1 数控机床用直流电机二. 实验内容直流电机转速控制模型是一个经典的控制理论教学模型，它具有物理模型简单、概念清晰，便于用控制理论算法进行控制的特点。
其力学模型如图2所示。
图2直流电机运动模型直流电机的模型参数如下：转动惯量(J) = 0.01 kg.m^2/s^2机械阻尼(b) = 0.1 Nms电磁力常数(K) = 0.01 Nm/Amp电阻(R) = 1 ohm电感(L) = 0.5 H输入电压(V)输出转轴位置(θ)电机转矩T与电流i成正比，感应电动势e与电机转速成正比，由牛顿力学定律和电磁学理论，有下面公式：θθθ&&&&K V Ri dtdi L Ki b J −=+=+ 对上式取拉氏变换，得控制模型：)()()()()()(2s Ks V s I R Ls s KI s bs Js Θ−=+=Θ+消去电流I(s)，有直流电机控制方程： 2))(()()(K R Ls b js K s V s +++=Θ 给电机输入一个阶跃电压控制号，得系统的开环转速响应信号如下：图3系统的开环响应电机转速上升速度过慢，上升时间过长。
要求根据所学的控制理论知识，设计出一个直流电机转速控制器，使其阶跃响应满足：上升时间 < 1秒、过冲量< 10%、稳态误差 <2%。
图4直流电机转速控制模型三. 实验仪器和设备1. 计算机 1台2. DRLink 计算机控制平台 1套3. 打印机 1台1 rad/sec 控制器 ? vθ&四. 实验步骤1.运行DRLink主程序，点击DRLink快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRLink采集仪主卡检测”或“网络在线注册”进行软件注册。
2.在DRLink软件平台的地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，如“http://服务器IP地址/ControlLAB/index.htm”，在实验目录中选择“直流电机转速控制模型”，建立实验环境，如下图所示。
所有的风机类型和建模
第一部分风机的分类风力发电机组由两大部分组成，即风力机和发电机。
其中，风力机的功能是将风能转化为机械能；而发电机的功能则是将机械能转换成电能。
因此风电装备的类型归属需要从两个角度划分，一是从机械角度划分，二是从电气角度划分。
1.从机械角度对风机分类风力机的类型和种类很多，但由于风力机将风能转变为机械能的主要部件是受风力作用而旋转的风轮，因此风机依风轮的机构特点及其在气流中所处的位置（即风机转轴的机械位置）大体上可以分为两大类：一类为水平轴风机，一类为垂直轴风机。
两种类型的风力发电机在结构上各有优点，也各自有其不足之处，在实际设计制造中应结合具体情况确定结构的具体形式。
1.1 水平轴风力机水平轴风力机的风轮围绕一个水平轴旋转，工作时，风轮的旋转平面与风向垂直，风轮上的叶片与旋转轴相垂直安装，并与风轮的旋转平面成一角度Φ（安装角）。
水平轴风力机随风轮与塔架相对位置的不同可有上风向与下风向之分。
风轮在塔架的前面迎风旋转，叫做上风向风力机；风轮安装在塔架的下风位置的，则称为下风向风力机。
上风向风力机必须有某种调向装置来保持风轮迎风。
而下风向风力机则能够自动对准风向，从而免除了调向装置。
水平轴风力机组有两个主要优势：一是实度较低，其能量成本低于垂直轴机组；二是叶轮扫掠面的平均高度可以更高，有利于增加发电量。
水平轴风力机是目前世界风机市场中的主流机型。
1.2 垂直轴风力机垂直轴风力机的传动轴与地面垂直布置，设计较简单，风轮在风向改变时无需对风，可减少风轮对风时的陀螺力。
垂直轴风力机的优点如下：一是可以接受来自任何方向的风，因而在风向改变时，无需对风。
由于不需要调向装置，结构设计简化；二是齿轮箱和发电机可以安装在地面上，检修维护方便。
2 从电气角度对风机分类2.1 异步风力发电机在国内已运行的风电场大部分机组是异步风力发电机。
主要特点是结构简单，运行可靠，价格较便宜，此种发电机为恒速恒频机组。
运行中转速基本不变，风力发电机组运行在风能转换最佳状态下的几率比较小，因而，发电能力比新型机组低。
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直流电机模型
伺服系统选用的电机为直流伺服电机，直流伺服电动机具有响应迅速、精度和效率高、调速范围宽、负载能力大、控制特性优良等优点。
闭环伺服系统的动态特性分析依据直流伺服电动机的动态特性方程,如式(1)所示:
dt
dT C C L T C C R u K dt d dt d m e a m e a a m j d j 121
222Φ-Φ-=++ωωτωττ (1)
式(1)中,ω为直流伺服电动机转子角速度;t 为时间;j τ和d τ分别为直流伺服电动机的机电时间常数和电磁时间常数,是反映两种过渡过程时间长短的参数;m K 为直流伺服电动机的静态放大系数;a u 为电动机电枢控制电压;a R 是电枢电阻;a L 是电枢电感;e C 和m C 分别是电动势常数和转矩常数,仅与电动机结构有关;Φ是定子磁场中每极气隙磁通量;1T 是负载转矩;m J 为电机和负载折合到电机轴上的转动惯量。
对式(1)进行拉式变换,可求得直流伺服电机闭环系统的传递函数
22
2
2)()
()(n n n
m a m s s K s U s s G ωξωωω++== （2）
式（2）中,n ω为电动机的无阻尼固有频率;ζ为电动机的阻尼比。
本文中所用电动机的参数如表1所示。
考虑到电机和负载折合到电机轴上的粘性摩擦影响较小，且计算复杂，我们予以忽略不计。
表1 电动机仿真参数
电枢电压
最大稳定 电枢电流 最大峰值 电枢电流 电枢电感
电枢电阻
200V 20A 90A 2.3 mH 0.31Ω 额定转矩 最大转速 电势常数 转矩常数 转子惯量 11 Nm
3000rpm
57V/krpm
0.55Nm/A
10⨯10
3
-kgm 2
仿真研究
单位阶跃响应传递函数：
2
2
2
2)()
()(n n n a m s s s U s s G ωξωωω++==
上升时间r t =50ms ； 峰值时间p t =95.5ms ； 超调时间s t =279ms ； 最大超调量max %p σ=21.76%。