一种电子束焊机磁聚焦装置的控制电源

电子束焊机磁聚焦装置中铁磁材料的励磁电流与磁感应强度不是线性关系,导致电子束斑的焦距重复性精度差。励磁绕组中交替通入正反向电流进行退磁来消除磁滞回线的影响,实现了励磁绕组的励磁电流与磁感应强度呈单值对应关系,同时励磁绕组电源采用精密电流检测元件并配合恒流控制方法保证电流稳定,确保磁聚焦装置磁场强度工作误差小于0.1%.     

磁弹性传感器及其在自动称重装置中的应用

磁弹性传感器是一种新型的能量变换器,在测力及自动化中已得到广泛应用。用其建立起来的称重装置,具有结构简单、工作稳定、过载能力高、适应性强、输出信号大等优点。在我国,近年来这项新技术开始得到研究和发展。本文介绍几种可用于自动称重装置的磁弹性传感器及其应用和发展概况。     

无速度传感器矢量控制下高速电主轴动态性能分析

为了研究高速电主轴的控制精度与主轴机械参数之间的动态关系,根据法拉第电磁感应定律建立高速电主轴的动态数学模型,并利用无速度传感器矢量控制逆变调速原理,将该模型的定子电流分解为励磁电流和转矩电流两个分量,组成两个独立的一阶线性子系统——磁链子系统和转矩子系统,实现励磁磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。试验结果表明,在无速度传感器矢量控制下,高速电主轴的励磁磁链受励磁电流的控制,且不受主轴负载和转速高低的影响,始终保持恒定;转矩电流控制高速电主轴的电磁转矩,与负载呈线性关系。有效控制励磁电流和转矩电流两个独立变量,不仅可以保证高速电主轴在负载状态下转差率小、转矩输出稳定性高的特点,而且当高速电主轴受到瞬间外力冲击时,其快速的转矩响应能力、动态速度跟随精度和抗挠动性等动态特性参数都可以通过控制励磁电流和转矩电流的精度实现。     

压磁式测力传感器线性度和灵敏度实验研究

为了研究所设计的坡莫合金压磁式测力传感器的线性度和灵敏度特性,在不同预载荷、不同测力范围,不同励磁频率条件下对传感器进行了线性度和灵敏度实验分析与研究.传感器的线性度用工作曲线与实际工作曲线之间的最大偏差与满量程输出之比来表示.通过对升回程各节点输出值分别取均值对线性度进行标定.实验发现:传感器的线性度和灵敏度随预载的增加而提高,随最大载荷的增大而降低;励磁频率的降低使传感器的灵敏度得到提高;在相同的最大载荷作用下,励磁频率的降低可明显改善传感器的线性度.为了研究所设计的坡莫合金压磁式测力传感器的线性度和灵敏度特性,在不同预载荷、不同测力范围、不同励磁频率条件下对传感器进行了线性度和灵敏度实验分析与研究.传感器的线性度用工作曲线与实际工作曲线之间的最大偏差与满量程输出之比来表示.通过对升回程各节点输出值分别取均值对线性度进行标定.实验发现:传感器的线性度和灵敏度随预载的增加而提高,随最大载荷的增大而降低;励磁频率的降低使传感器的灵敏度得到提高;在相同的最大载荷作用下,励磁频率的降低可明显改善传感器的线性度.     

时变性切削负载对异步型电主轴动态控制精度的影响

针对电主轴在高速切削过程中动态精度控制不稳定问题,提出一种依据电主轴定子输入端电压、电流值来预测主轴输出转矩和转速的方法。该方法根据无速度传感器矢量控制原理,结合主轴电阻、电感等电磁参数,以转子磁链幅值和相位角为桥梁,建立电主轴定子输入端的三相电压、电流与转子输出端转速、转矩之间的数学模型,从而构建无速度传感器矢量控制下速度外环和电流内环的双闭环控制系统。通过该双闭环系统,将电主轴在切削过程中定子输入端的三相电压、电流,转换成两相旋转坐标系下的电压、电流。并在此基础上,进一步将电流环分解为磁链环和转矩环两个独立控制的子系统,以分别控制转子磁链和电磁转矩,从而可以通过观测磁链环的励磁电流和转矩环转矩电流的变化趋势,判断主轴输出端转矩、转速的稳定性。最后通过切削实验,验证了上述方法的可行性。     

对边简支载流矩形薄板在电磁场中的稳定性分析

针对对边简支、另一对边固定载流矩形薄板,利用Mathieu方程解的稳定性,研究在电磁场与机械荷载共同作用下的磁弹性稳定性问题。在导出载流薄板在电磁场与机械荷载共同作用下的磁弹性动力稳定方程的基础上,应用Galerkin原理将稳定方程整理为Mathieu方程的标准形式,并将其归结为对Mathieu方程的求解问题。利用Mathieu方程系数、 的本征值关系,得出载流薄板磁弹性动力稳定临界状态的判别方程,并给出当 为小激励时的稳定区域图,以及Mathieu方程稳定解区域和非稳定解区域的分界。最后通过具体数值算例,给出该矩形薄板的磁弹性动力失稳临界状态与相关参量之间的关系曲线。研究结果表明,变化电磁场和通电电流的参数,可以改变电磁力的状态,从而达到控制载流薄板的变形,应力、应变状态及其稳定性的目的。     

一种用于磁性测量的高压宽带功率放大器的设计

文章介绍了一种用于磁特性自动测量系统的宽带功率放大器的电路设计,该电路在功率放大应用中具有50 Hz～1 MHz的信号频带,能够在电源电压为士75 V、负载电感和采样电阻条件下有最大±50 V输出,并采用了交流负反馈的线路结构,保证了大功率输出时的频带宽度和电路的稳定.此电路的特点是:在50 Hz～1 MHz的信号频带内,随着信号频率变大,能输出的最大不失真电压幅值也变大,恰能满足磁特性自动测量系统对功率放大器的要求.     

磁弹性传感器

磁弹性传感器是根据磁弹性效应建立起来的测力传感器。它在作用原理、结构及使用上,都与其它类型的测力传感器不同,并具有一系列优点,如输出功率大、信号强、构造简单、结构牢靠、便于制造且经济、能在困难条件下可靠使用、可用于自动控制系统及应力的无损测量等。本文根据一些国外资料及作者进行此类科研的实践和认识,就磁弹性传感器的主要种类、作用原理及基本应用,简明扼要地加以综述。     

压磁式非接触测力传感器的研究与设计

为了实现动态在线测力,以便对设备实施工况监测和故障诊断,设计了一种三磁极压磁式非接触测力传感器.论述了传感器的结构与工作原理,导出了该传感器感应电压输出方程.通过试验,分析了传感器励磁电流强度、频率以及测试磁隙对其输出特性的影响,确定出了合理的磁隙范围.实测结果表明,压磁式非接触测力传感器所能达到的测试精度和灵敏度能够满足一般工程应用要求.     

三边简支载流薄板在交变磁场中的稳定性分析

针对三边简支、一边自由的载流矩形薄板,利用马丢方程解的稳定性,研究在交变磁场与机械载荷共同作用下的磁弹性稳定性问题.在导出载流薄板在电磁场与机械载荷共同作用下的磁弹性动力稳定方程的基础上,应用伽辽金原理将方程整理为马丢方程的标准形式.利用马丢方程系数的本征值关系,得出载流薄板磁弹性动力失稳临界状态的判别方程.通过具体算例,给出该矩形薄板在交变磁场中,动力失稳临界状态与相关参量之间的关系曲线及变化规律,并与均匀磁场中情形相比较.研究结果表明:变化电磁场的性质和大小,改变通电电流参数,均可改变电磁力的状态,从而达到控制载流薄板稳定性的目的.     

基于DSP的浆液型电磁流量计的研制

设计高频方波励磁方案,提出浆液信号处理方法,以DSP芯片TMS320F2812为核心研制浆液型电磁流量计,以解决浆液测量问题.励磁控制部分采用线性电源搭建恒流源并以高压供电,实现高频方波励磁,并保证信号零点的稳定.信号调理部分采用差分放大、偏置调整以克服共模干扰和极化漂移.信号处理部分采用基于统计分析与信号重构的浆液信号处理方法去除浆液干扰,获得稳定的流量输出.水流量标定和纸浆浆液测量实验结果表明,该浆液型电磁流量计水流量测量精度优于0.5％,浆液测量的稳态波动率小于4％,动态跟随响应时间小于4s,满足实际应用对浆液测量的要求.     

电磁轴承中PWM开关功率放大器的实现

在电磁轴承中为了提高功率放大器的效率,一般采用PWM开关功率放大器。功率放大器控制电磁轴承中电磁铁线圈的电流,以获得轴承悬浮所需要的吸力。因此,电磁线圈电流的控制精度和速度将直接影响电磁轴承的悬浮特性。功放设计中,以电流型PWM控制器UC3842为控制核心,产生控制模拟开关通断时间的PWM信号;采用新型的高侧电流传感器AD628检测电磁线圈中的电流,并进行放大作为反馈信号,所设计的PWM开关功放应用于磁悬浮轴承中,其控制精度和速度达到了磁轴承悬浮的应用要求。     

基于数字锁相放大的时栅传感器信号处理研究

针对时栅位移传感器对信号噪声和插补时钟频率稳定性敏感及需要时钟频率高的问题,提出了一种基于数字锁相放大技术的时栅位移传感器信号处理方法。该方法用STM32F4微处理器同步产生激励信号和采集时栅输出信号,不需采集正交参考信号,将正交参考信号和输出信号送入正交矢量型数字锁相放大器,实现角位移检测。研究了基于数字锁相放大技术的时栅传感器信号处理原理和算法,设计了A/D采集电路和窄带低通数字滤波器。仿真和试验表明:在信号噪声较大条件下,时栅位移传感器的误差控制在±1.1″以内,显著提高了精度。该方法只需采集一路感应信号即可实现传感器角位移检测,优化和简化了电路结构。     

基于净负荷预测的独立微电网协调控制策略

针对主从式控制结构的独立微电网中可再生能源发电及负荷随机波动的问题,提出了一种基于净负荷超短期预测的微电源协调控制策略,以保障独立微电网的稳定运行.介绍了独立微电网的结构,阐述了净负荷的概念.通过在线采集功率数据,运用最小二乘支持向量机（LS-SVM）方法分别对微电网内负荷及可再生能源出力进行了滚动预测,实现了对净负荷的超短期预测.在预测结果的基础上,主动修正了可控电源日前出力计划,提前响应系统净负荷变化,减轻主电源的调节压力,提高了独立微电网系统的可靠性.算例结果证明了该预测方法的精度,并验证了该控制策略的有效性.     

Development and Analysis of the Magnetic Circuit on Double-Radial Permanent Magnet and Salient-Pole Electromagnetic Hybrid Excitation Generator for Vehicles

With the improvement of vehicles electrical equipment, the existing silicon rectification generator and permanent magnet generator cannot meet the requirement of the electric power consumption of the modern vehicles electrical equipment. It is di cult to adjust the air gap magnetic field of the permanent magnet generator. Consequently, the output voltage is not stable. The silicon rectifying generator has the problems of low e ciency and high failure rate.In order to solve these problems, a new type of hybrid excitation generator is developed in this paper. The developed hybrid excitation generator has a double-radial permanent magnet, a salient-pole electromagnetic combined rotor,and a fractional slot winding stator, where each rotor pole corresponds to 4.5 stator teeth. The equivalent magnetic circuit diagram of permanent magnet rotor and magnetic rotor is established. Magnetic field finite element analysis(FEA) software is used to conduct the modeling and simulation analysis on double-radial permanent magnet magnetic field, salient-pole electro-magnetic magnetic field and hybrid magnetic field. The magnetic flux density mold value diagram and vector diagram are obtained. The diagrams are used to verify the feasibility of this design. The designed electromagnetic coupling regulator controller can ensure the stable voltage export by changing the magnitude and direction of the excitation current to adjust the size of the air gap magnetic field. Therefore, the problem of output voltage instability in the wide speed range and wide load range of the hybrid excitation generator is solved.     

铂电阻高精度温度测量系统设计

为了满足工业生产对温度测量的高精度要求,研制了一种恒流源微电流驱动四线制铂电阻Pt100的高精度温度测量系统.分析了引起系统测量误差的原因,给出了减少误差的方法;阐述了恒流源、仪用放大、抗混叠滤波、采样保持、A/D采样等主要电路的设计原理和参数选择准则;说明了测量系统的标定方法.该系统采用四线制铂电阻Pt100作为温度传感器,由恒流源微电流驱动产生电压,可以完全去除铂电阻自身的引线电阻、有效减少自热效应;通过仪用放大电路、抗混叠滤波电路和采集保持电路可以有效滤除采集信号中的干扰信号,降低外界干扰对测量系统的影响,增强测量系统稳定性、可靠性和准确性.测试结果表明,该系统性能稳定可靠,标定后测量误差小于±0.03℃.     

一种新的弱磁场检测方法研究

介绍一种新的弱磁场测量方法,利用巨磁阻传感器,测量较为微弱的磁场信号,采用恒流供电,优化了传感器的供电模式,改善了传感器在弱磁场范围内的线性特性。设计低噪声、低失真的放大电路对传感器输出的信号进行放大,采用调零电路改变放大电路的输出来抵消外界静磁场的干扰。     

发电机运行状态对定转子径向振动特性的影响分析

分析隐极同步发电机定转子径向振动随发电机运行状态的变化规律。首先通过分析不同运行状态时发电机电磁关系、电枢反应特性,以及正常运行时作用于定子的脉振电磁力特性和作用于转子的不平衡电磁力特性,分别得到定子径向倍频振动和转子径向工频振动在励磁电流一定时随发电机有功功率的变化特征,以及有功功率一定时随励磁电流的变化特征。实测了SDF-9型隐极同步发电机定转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。另一方面也揭示基于振动特征诊断发电机故障时,必须考虑发电机的运行参数和运行状态,否则其诊断结果在实际应用中是不完整的。     

AD7862及其在智能电子水平仪中的应用

介绍了一种新型的应用于小角度测量的智能电子水平仪的设计。采用差动电容式倾角传感器与温度特性好的精密电阻构成阻容电桥；ICL8038作为交流电桥的激励源；超高速缓冲放大器LH0033和二次线性放大电路组成前置放大器；采用新型的12位A／D变换器AD7862，对电桥不平衡电压经前置放大器放大后的信号及激励源输出电压，作为两路信号同时进行采样和A／D转换，以消除激励源电压波动的影响。最后给出了具体的智能电子水平仪的硬件设计电路。     

精密大电流源研制

利用功率运算放大器设计了一种工作于400Hz的精密大电流测试用线性电流源。电路采用电压控制电流源的基本拓扑形式,采用多个运算放大器并联的形式获得大电流输出。主放大器添加了必要的相位补偿反馈环节,确保电路稳定工作于阻性和感性负载的情况。对从放大器添加噪声补偿,确保从放大器的稳定工作。最终实验结果表明,在普通散热条件下,该设计能够获得稳定的大于7A的400Hz的正弦大电流输出。