裝配圖車用永磁發(fā)電機電子穩(wěn)壓器（驅(qū)動和保護(hù)電路設(shè)計）（開題報告+論文+外文翻譯+文獻(xiàn)綜述+答辯PPT）,裝配,圖車用,永磁,發(fā)電機,電子,穩(wěn)壓器,驅(qū)動,以及,保護(hù),維護(hù),電路設(shè)計,開題,報告,講演,呈文,論文,外文,翻譯,文獻(xiàn),綜述,答辯,ppt 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述 設(shè)計（論文）題 目：車用永磁發(fā)電機電子穩(wěn)壓器（驅(qū)動和保護(hù)電路設(shè)計） 分 院： 電子信息分院 　　　　 　 專業(yè)班級： 電子04201 姓 名： 陶偉 　 學(xué) 號： 04305092 指導(dǎo)教師： 劉希真 　 教師職稱： 副教授 完成日期： 2008年3月10日 溫州大學(xué)城市學(xué)院教學(xué)科研部制 5 一：車用永磁發(fā)電機電子穩(wěn)壓器概述 汽車工業(yè)是目前國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè), 汽車發(fā)電機的發(fā)展經(jīng)歷了從直流發(fā)電機到交流有刷勵磁發(fā)電機, 再到交流無刷勵磁發(fā)電機的更新?lián)Q代。在汽車所用的電機中, 除發(fā)電機外, 幾乎所有品種的電機均有被永磁電機取代的趨勢。永磁發(fā)電機的開發(fā)研制工作目前仍在一些發(fā)達(dá)國家投入大量資金開展, 美國DEL PH I(德爾福) 公司認(rèn)為, 永磁發(fā)電機將在2002～ 2003年開始大批量投入生產(chǎn)使用, 國內(nèi)也開始了對永磁大功率發(fā)電機進(jìn)行開發(fā)研究工作。如何確保產(chǎn)品的可靠性, 適應(yīng)使用溫度高、振動大、灰塵大等惡劣環(huán)境下長期工作, 攻克大功率發(fā)電機整流技術(shù)、穩(wěn)壓技術(shù)、磁鋼優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計等技術(shù)難關(guān), 是面臨的一大課題。 永磁發(fā)電機在應(yīng)用上，從效率，結(jié)構(gòu)，體積，重量上都要比勵磁發(fā)電機來的優(yōu)越。目前全球處于能源緊缺的情況下，對于能源的利用率就更加嚴(yán)格，今年國內(nèi)又推出將對汽車電子類等幾大行業(yè)進(jìn)行治理?？梢妼τ谀茉吹囊笫嵌嗝粗匾Ｓ来虐l(fā)電機的出現(xiàn)，一來可以在工藝上減少成本的投入，提高材料的利用率；二來增長蓄電池的壽命，并且減少發(fā)電機的體積和重量。 二：車用永磁發(fā)電機的穩(wěn)壓系統(tǒng)的歷史和現(xiàn)狀 汽車工業(yè)是目前國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè), 汽車發(fā)電機的發(fā)展經(jīng)歷了從直流發(fā)電機到交流有刷勵磁發(fā)電機, 再到交流無刷勵磁發(fā)電機的更新?lián)Q代。在汽車所用的電機中, 除發(fā)電機外, 幾乎所有品種的電機均有被永磁電機取代的趨勢。永磁發(fā)電機的開發(fā)研制工作目前仍在一些發(fā)達(dá)國家投入大量資金開展, 美國DEL PH I(德爾福) 公司認(rèn)為, 永磁發(fā)電機將在2002～ 2003年開始大批量投入生產(chǎn)使用, 國內(nèi)也開始了對永磁大功率發(fā)電機進(jìn)行開發(fā)研究工作。如何確保產(chǎn)品的可靠性, 適應(yīng)使用溫度高、振動大、灰塵大等惡劣環(huán)境下長期工作, 攻克大功率發(fā)電機整流技術(shù)、穩(wěn)壓技術(shù)、磁鋼優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計等技術(shù)難關(guān), 是面臨的一大課題。 永磁發(fā)電機在應(yīng)用上，從效率，結(jié)構(gòu)，體積，重量上都要比勵磁發(fā)電機來的優(yōu)越。目前全球處于能源緊缺的情況下，對于能源的利用率就更加嚴(yán)格，今年國內(nèi)又推出將對汽車電子類等幾大行業(yè)進(jìn)行治理?？梢妼τ谀茉吹囊笫嵌嗝粗匾?。永磁發(fā)電機的出現(xiàn)，一來可以在工藝上減少成本的投入，提高材料的利用率；二來增長蓄電池的壽命，并且減少發(fā)電機的體積和重量。 磁路結(jié)構(gòu)和設(shè)計計算 永磁發(fā)電機與電勵磁式發(fā)電機的最大區(qū)別在于它的勵磁磁場是永磁體產(chǎn)生的。永磁體在電機中既是磁源, 又是磁路的組成部分。永磁體的磁性能不僅與生產(chǎn)廠的制造工藝有關(guān), 還與永磁體的形狀和尺寸、充磁機的容量和充磁方法有關(guān), 具體性能數(shù)據(jù)的離散性很大。而且永磁體在電機中所能提供的磁通量和磁動勢還隨磁路其余部分的材料性能、尺寸和電機運行狀態(tài)而變化。此外, 永磁發(fā)電機的磁路結(jié)構(gòu)多種多樣, 漏磁路十分復(fù)雜而且漏磁通占的比例較大, 鐵磁材料部分又比較容易飽和, 磁導(dǎo)是非線性的。這些都增加了永磁發(fā)電機電磁計算的復(fù)雜性, 使計算結(jié)果的準(zhǔn)確度低于電勵磁發(fā)電機。因此, 必須建立新的設(shè)計概念, 重新分析和改進(jìn)磁路結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng); 必須應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法, 研究新的分析計算方法, 以提高設(shè)計計算的準(zhǔn)確度；必須研究采用先進(jìn)的測試方法和制造工藝。 控制問題 永磁發(fā)電機制成后不需外界能量即可維持其磁場, 但也造成從外部調(diào)節(jié)、控制其磁場極為困難。這些使永磁發(fā)電機的應(yīng)用范圍受到了限制。但是,隨著MOSFET、IGBT 等電力電子器件的控制技術(shù)的迅猛發(fā)展, 永磁發(fā)電機在應(yīng)用中, 可以不必進(jìn)行磁場控制而只進(jìn)行電機輸出控制。設(shè)計時需要釹鐵硼材料、電力電子器件和微機控制三項新技術(shù)結(jié)合起來, 使永磁發(fā)電機在嶄新的工況下運行。 不可逆退磁問題 如果設(shè)計或使用不當(dāng), 永磁發(fā)電機在過高(釹鐵硼永磁) 或過低(鐵氧體永磁) 溫度時, 在沖擊電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)作用下, 或在劇烈的機械振動時有可能產(chǎn)生不可逆退磁, 或叫失磁, 使電機性能降低, 甚至無法使用。因而既要研究開發(fā)適合于電機制造廠使用的檢查永磁材料熱穩(wěn)定性的方法和裝置, 又要分析各種不同結(jié)構(gòu)形式的抗去磁能力, 以便在設(shè)計和制造時, 保證永磁式發(fā)電機不失磁。 成本問題 由于稀土永磁材料目前價格還比較貴, 稀土永磁發(fā)電機的成本一般比電勵磁式發(fā)電機高, 這需要用它的高性能和運行費用的節(jié)省來補償。在設(shè)計時即需根據(jù)具體使用場合的要求, 進(jìn)行性能、價格的比較后決定取舍, 又要進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝的創(chuàng)新和設(shè)計優(yōu)化以降低成本。 永磁發(fā)電機采用高能量的釹鐵硼和大功率控制器件制造出來的永磁發(fā)電機, 體積小、重量輕、功率大、輸出效率高。 三：目前研究中存在的問題 汽車永磁發(fā)電機研究的關(guān)鍵技術(shù)是在于穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，永磁發(fā)電機的使用的是永久磁鋼，因此在結(jié)構(gòu)常數(shù)一定的條件下，保持發(fā)電機端電壓平均值恒定，就是要保持發(fā)電機在轉(zhuǎn)速或負(fù)載變化時輸出電壓的穩(wěn)定。 四：汽車永磁穩(wěn)壓系統(tǒng)的研究思路 穩(wěn)壓電路采用串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路，原理圖包括4 個組成部分，如圖3 所示。 采樣電阻 由電阻R1 、R2 和R3 組成。當(dāng)輸出電壓發(fā)生變化時， 采樣電阻取其變化量的一部分送到放大電路的反相輸入端。 放大電路 放大電路A 的作用是將穩(wěn)壓電路輸出電壓的變化量進(jìn)行放大， 然后再送到調(diào)整管的基極。如果放大電路的放大倍數(shù)比較大， 則只要輸出電壓產(chǎn)生一點微小的變化， 即能引起調(diào)整管的基極電壓發(fā)生較大的變化，提高了穩(wěn)壓效果。因此，放大倍數(shù)愈大，則輸出電壓的穩(wěn)定性愈高。 基準(zhǔn)電壓 基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓管VDZ 提供，接到放大電路的同相輸入端。采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后， 再將二者的差值進(jìn)行放大。電阻R 的作用是保證VDZ有一個合適的工作電流。 調(diào)整管 調(diào)整管VT 接在輸入直流電壓U1和輸出端的負(fù)載電阻RL之間。輸出電壓U0 由于電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流等的變化而發(fā)生波動時， 其變化量經(jīng)采樣、比較、放大后送到調(diào)整管的基極，使調(diào)整管的集— 射電壓也發(fā)生相應(yīng)的變化， 最終調(diào)整輸出電壓使之基本保持穩(wěn)定?，F(xiàn)在分析串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理。假設(shè)由于U1 增大或IL 減少而導(dǎo)致輸出電壓U0 增大，則通過采樣以后反饋到放大電路反相輸入端的電壓UF 也按比例地增大，但其同相輸入端的電壓即基準(zhǔn)電壓UZ 保持不變，故放大電路的差模輸入電壓將減小，于是放大電路的輸出電壓減小， 使調(diào)整管的基極輸入電壓UBE 減小， 則調(diào)整管的集電極電流IC 隨之減小， 同時集電極電壓UCE增大，結(jié)果使輸出電壓U0 保持基本不變。以上穩(wěn)壓過程可簡明表示如下： U1 ↑ 或IL ↓ → U0 ↑ → UF ↑ → UId ↓ → UBE ↓ → IC ↓→ UCE ↑→ U0 ↓ 該串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓的過程，實質(zhì)上是通過電壓負(fù)反饋使輸出電壓保持基本穩(wěn)定的過程。 該串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的另一個優(yōu)點是允許輸出電壓在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)可以通過改變采樣電阻中電位器R2 的滑動端位置來實現(xiàn)。定性地看，當(dāng)R2 的滑動端向上移動時，反饋電壓UF 增大，放大電路的差模輸入電壓減小，使調(diào)整管的UBE 減小，則UCE 增大， 于是輸出電壓U0 減??；反之，若R2 的滑動端向下移動，則U0 增大。輸出電壓總的調(diào)節(jié)范圍與采樣電阻R1 、R2 和R3 ，3者之間的比例關(guān)系以及穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值UZ 有關(guān)。在上圖中，假設(shè)放大電路A 是理想運放， 且工作在線性區(qū)，則可以認(rèn)為其兩個輸入端“虛短”，即U+=U-，在本電路中U+=UZ，U-=UF，故UZ=UF。 五：文獻(xiàn) [1]劉明丹.永磁發(fā)電機的電子穩(wěn)壓及可調(diào)研究[J]. 農(nóng)機化研究.2004 年5 月; [2]陳磊 章瑋 方攸同.汽車交流發(fā)電機的穩(wěn)壓電路設(shè)計[J]. 微電機. 2007年第40卷第3期; [3]：B. J. Chalmers. Influence of saturation in brushless permanentmagnetmotor drives[ J ]. IEE ProceedingsB, Electric PowerAp2 p lications, 1992, 139 (1) : 51～52