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

1、電力拖動系統(tǒng)是指由電動機作為原動機，通過傳動裝置拖動機械負載運轉(zhuǎn)，從而完成生產(chǎn)任務(wù)的系統(tǒng)，在航空、化工、紡織等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。電力拖動系統(tǒng)運行時，當原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩與機械負載的阻轉(zhuǎn)矩不平衡時，系統(tǒng)就會存在扭轉(zhuǎn)振動，繼而引起振動和噪聲。此外，扭轉(zhuǎn)振動還會縮短原動機轉(zhuǎn)子及傳動裝置的壽命。因此，研究可以直接測量電力拖動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的新方法，剖析系統(tǒng)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的原因，揭示相關(guān)參數(shù)對系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的影響機理，探究系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的變化規(guī)律，

2、從而提出抑制系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的新方法，具有重要的科學意義和工程應(yīng)用價值。
　　根據(jù)電力拖動系統(tǒng)的運動學方程可知，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動會以旋轉(zhuǎn)角加速度波動的形式體現(xiàn)出來?；诖耍疚奶岢隽艘环N基于電磁感應(yīng)原理的，能夠直接、實時、客觀的檢測旋轉(zhuǎn)角加速度的新方法，闡述了旋轉(zhuǎn)角加速度的測量原理，建立了對應(yīng)的有限元模型，通過仿真驗證了旋轉(zhuǎn)角加速度測量原理的可行性，依據(jù)該方法設(shè)計了新結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，完成了傳感器樣機的制作。
　　由于旋轉(zhuǎn)角

3、加速度傳感器的測量精度很大程度上依賴于標定的準確度，因此，本文提出了一種的角加速度標定方法，闡述了標定方法的工作原理，根據(jù)該方法研制了旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器標定系統(tǒng)，對傳感器進行了標定實驗，得到了傳感器的性能指標。
　　以研制的旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器為硬件支撐，對兩種電力拖動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動進行了檢測，剖析了系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的產(chǎn)生原因，研究了系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的變化規(guī)律，揭示了相關(guān)參數(shù)對系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的影響機理，最后提出了相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)振動抑制方法，具體內(nèi)

4、容如下:
　　1.闡述了單相電容運轉(zhuǎn)電動機的工作原理，建立了單相電容運轉(zhuǎn)電機拖動系統(tǒng)的數(shù)學模型;對拖動系統(tǒng)在空載、改變負載和改變電容多種工況下的扭轉(zhuǎn)振動進行了檢測，經(jīng)過分析表明定子旋轉(zhuǎn)磁場的橢圓度變化是造成系統(tǒng)存在扭轉(zhuǎn)振動的主要原因;通過等效電路和相量圖對系統(tǒng)多種工況下的扭轉(zhuǎn)振動變化規(guī)律進行了剖析，得到了負載、電容參數(shù)變化對旋轉(zhuǎn)磁場橢圓度的影響機理;優(yōu)化了抑制單相電容運行電機拖動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的方法，通過負載和可調(diào)電容和合理匹配，達

5、到改善定子旋轉(zhuǎn)磁場橢圓度，抑制系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的目的。
　　2.介紹了罩極式單相異步電動機的工作原理，提出了一種新的計算定子旋轉(zhuǎn)磁場橢圓度的方法;采用雙旋轉(zhuǎn)磁場理論對定子產(chǎn)生的磁勢進行了分析，得到了罩極式單相異步電機拖動系統(tǒng)的等效電路;推導了氣隙旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的數(shù)學表達式，獲取了罩極式單相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩表達式，表明電磁轉(zhuǎn)矩巾包含二倍頻振動轉(zhuǎn)矩分量;對罩極式單相異步電機拖動系統(tǒng)運行時的扭轉(zhuǎn)振動進行了檢測，驗證了上述理論的正確性

6、;根據(jù)罩極式單相異步電機拖動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動的產(chǎn)生機理和變化規(guī)律，提出了一種基于谷峰互補疊加原理的扭轉(zhuǎn)振動抑制新方法;研制了新型罩極式單相異步電機樣機，通過實驗表明由新結(jié)構(gòu)罩極式單相異步電機的二倍頻振動轉(zhuǎn)矩分量產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動，能夠得到有效的抑制。
　　本文研制的旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，可以直接測量拖動系統(tǒng)的瞬時扭轉(zhuǎn)振動，且安裝簡單，測量時只需和被測系統(tǒng)同軸相連即可;提出的旋轉(zhuǎn)角加速傳感器標定系統(tǒng)，可產(chǎn)生重復的旋轉(zhuǎn)角加速度激勵，能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)