電氣專業(yè)工程實(shí)習(xí)報(bào)告3篇

電氣專業(yè)工程實(shí)習(xí)報(bào)告3篇電氣專業(yè)工程實(shí)習(xí)報(bào)告1

一、前言

20--年-月-日下午1點(diǎn)30分，我們參觀了位于揚(yáng)州的江都五十萬變電所。這次參觀學(xué)習(xí)，使我了解500kV江都變電所是江蘇省第一座、華東第二座、全國第八座500kV變電所，1985年6月1日開始基建，至1987年12月27日投入運(yùn)行。通過這次參觀學(xué)習(xí)，我了解到電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國計(jì)民生、國民經(jīng)濟(jì)的第一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并使我對發(fā)電，輸配電，電氣設(shè)備和控制設(shè)備等各個(gè)環(huán)節(jié)有了一定的初步認(rèn)識和了解，增加了我們對本專業(yè)的更深一層的理解，受益匪淺。

二、企業(yè)介紹

500KV江都變電所位于江蘇省江都市北郊，占地160畝，是華東電網(wǎng)重要的樞紐變電所。江都變電所是國家七五重點(diǎn)工程，始建于1985年，1987年12月27日正式投產(chǎn)，1999年二期擴(kuò)建工程順利完成。江都變電所是500KV華東東線電網(wǎng)網(wǎng)架中聯(lián)接長江南北的重要變電所。江都變電所現(xiàn)江都變電所有三個(gè)電壓等級，500KV采用3/2開關(guān)接線方式，220KV采用雙母線單分段帶旁路接線方式，35KV采用單母線接線方式。500KV江都變電所是華東電網(wǎng)北電南送的咽喉要道，在整個(gè)華東地區(qū)扮演著不可或缺的重要角色。

變電所是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的.場所。為保證電能的質(zhì)量以及設(shè)備的安全，在變電所中還需進(jìn)行電壓調(diào)整、潮流控制以及輸配電線路和主要電工設(shè)備的保護(hù)。按用途可分為電力變電所和牽引變電所(電氣鐵路和電車用)。電力變電所又分為輸電變電所、配電變電所和變頻所。

三、實(shí)習(xí)內(nèi)容

1、電能的產(chǎn)生、傳輸

火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)(以鍋爐為核心)、汽水系統(tǒng)(主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成)、電氣系統(tǒng)(以汽輪發(fā)電機(jī)、主變壓器等為主)、控制系統(tǒng)等組成。前二者產(chǎn)生高溫高壓蒸汽;電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由熱能、機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)變;控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。簡單的說就是利用燃料(煤)發(fā)熱，加熱水，形成高溫高壓過熱蒸汽，推動(dòng)氣輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(電磁場)旋轉(zhuǎn)，定子線圈切割磁力線，發(fā)出電能，再利用升壓變壓器，升到系統(tǒng)電壓，與系統(tǒng)并網(wǎng)，向外輸送電能

2、電氣設(shè)備

(1)高壓開關(guān)柜：高壓開關(guān)柜是用于電力系統(tǒng)的電氣柜設(shè)備。高壓開關(guān)柜的作用是在電力系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換的過程中，進(jìn)行開合、控制和保護(hù)。高壓開關(guān)柜內(nèi)的部件主要有高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓操作機(jī)構(gòu)等。

(2)低壓開關(guān)柜：發(fā)電環(huán)節(jié)：電壓從低壓變到高壓時(shí)，實(shí)現(xiàn)高壓輸電，必須需要用開關(guān)柜;配電環(huán)節(jié)：電壓從高壓變到低壓，實(shí)現(xiàn)低壓用電，也必須要用開關(guān)柜。

(3)變壓器：變壓器利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心(磁芯)。在電器設(shè)備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。

(4)汽輪機(jī)：汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，又稱蒸汽透平。主要用作發(fā)電用的原動(dòng)機(jī)，也可直接驅(qū)動(dòng)各種泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和船舶螺旋槳等，還可以利用汽輪機(jī)的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。

(5)電壓、電流互感器：電壓互感器是一個(gè)帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通φ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。

電流互感器起到變流和電氣隔離作用。便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，避免直接測量線路的危險(xiǎn)。電流互感器是升壓(降流)變壓器，它是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器，電流互感器將高電流按比例轉(zhuǎn)換成低電流，電流互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等。

3、控制設(shè)備

(1)DCS控制系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)(DIstributedControlSystem，分散控制系統(tǒng))是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的不斷興起和過程控制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運(yùn)而生的綜合控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可提供窗口友好的人機(jī)界面和強(qiáng)大的通訊功能，是完成過程控制、過程管理的現(xiàn)代化設(shè)備。由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，因此某一臺計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障不會導(dǎo)致系統(tǒng)其他功能的喪失。此外，由于系統(tǒng)中各臺計(jì)算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)比較單一，可以針對需要實(shí)現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和軟件的專用計(jì)算機(jī)，從而使系統(tǒng)中每臺計(jì)算機(jī)的可靠性也得到提高。其次，DCS采用開放式，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中各臺計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信，實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí)，可將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。

(2)PLC可編程控制器

PLC主要是指數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)過程，是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。

四、感受和體會

通過這次實(shí)習(xí)，我了解和掌握了變電所的主要結(jié)構(gòu)、使用的電氣設(shè)備和工作流程，以及產(chǎn)

品生產(chǎn)用技術(shù)資料、生產(chǎn)組織管理等內(nèi)容，加深對變電所的工作原理、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)等基本理論的理解，使我們了解和掌握更多與本專業(yè)有關(guān)的知識。從而認(rèn)識了自己專業(yè)在社會中扮演的位置，明確了自己的努力方向，在今后的學(xué)習(xí)我們應(yīng)當(dāng)多接觸電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，電機(jī)電器技術(shù)信息與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域，努力使自己在畢業(yè)后成為能解決電氣工程技術(shù)分析與控制問題基本能力的高級工程技術(shù)人才。

五、結(jié)論和建議

在這次實(shí)習(xí)中，我深刻的體會到了，作為一名電氣專業(yè)的學(xué)生，我們所學(xué)習(xí)的知識，不能僅僅停留在課本上的，而是要在實(shí)習(xí)中不斷增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力和積累經(jīng)驗(yàn)，課本上學(xué)習(xí)到的知識是要應(yīng)用在實(shí)際工作生產(chǎn)中的，所以我認(rèn)為我們應(yīng)該利用課余時(shí)間多接觸社會，利用所學(xué)知識于實(shí)踐中求真知。同時(shí)變電所具有的嚴(yán)謹(jǐn)，踏實(shí)的工作作風(fēng)值得我們學(xué)習(xí)。

電氣專業(yè)工程實(shí)習(xí)報(bào)告2

一、實(shí)習(xí)目的

大學(xué)畢業(yè)之際，畢業(yè)實(shí)習(xí)是極為重要的實(shí)踐性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，通過階段性時(shí)間的實(shí)習(xí)，為我們之后走向社會，接觸本工作，拓寬知識面，增強(qiáng)感性認(rèn)識，培養(yǎng)、鍛煉我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識，去獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的專業(yè)理論知識運(yùn)用與實(shí)踐，在實(shí)踐中結(jié)合理論加深對其認(rèn)識和總結(jié)，再次學(xué)習(xí)，將專業(yè)知識與實(shí)際接軌，逐步認(rèn)識體會，從而更好地將所學(xué)的運(yùn)用到工作中去，接觸社會，認(rèn)識社會，體驗(yàn)生活，學(xué)會生活，學(xué)會生活，學(xué)會感悟，學(xué)會做事，學(xué)會與人相處，學(xué)會團(tuán)結(jié)協(xié)作，為以后畢業(yè)走上工作崗位打下一定的基礎(chǔ)。具體目的如下：

1.在圖書館查閱關(guān)于無刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)方面的資料，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

2.對畢業(yè)設(shè)計(jì)所選題目—無刷直流電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)有初步的了解。

3.通過借鑒和分析關(guān)于無刷直流電機(jī)控制器方面的設(shè)計(jì)實(shí)例，從中學(xué)到無刷直流電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)過程及一般步驟。

二、實(shí)習(xí)單位

xx理工大學(xué)

三、實(shí)習(xí)任務(wù)

1、收集資料

在學(xué)校圖書館查找資料，了解自己所學(xué)專業(yè)的東西，并且確定自己的課題，得到相關(guān)的知識和能力，思考課題的內(nèi)容與方向，有針對性的收集資料，包括專業(yè)資料、工具資料和其他相關(guān)的資料。

2、設(shè)計(jì)初步方案

在收集完資料后可以初步確定自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)方案，并建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行原理分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，這一項(xiàng)工作是繁瑣而艱巨的，需要不斷的補(bǔ)充知識修正設(shè)計(jì)結(jié)果。

3、撰寫《畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告》

做完上面的工作后，就需要及時(shí)的編寫《畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告》。這是對這段時(shí)間學(xué)習(xí)的全面總結(jié)，編寫實(shí)習(xí)報(bào)告，我們能夠重現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，重新匯總資料情況，這樣會給我們帶來設(shè)計(jì)靈感。認(rèn)認(rèn)真真完成實(shí)習(xí)報(bào)告后，我們就會對自己的課題有了全新的理解，后面的實(shí)際設(shè)計(jì)工作就會變得輕松。

四、實(shí)習(xí)內(nèi)容

1、熟悉無刷直流電機(jī)：

無刷直流電機(jī)即直流無刷電機(jī)。無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。無刷直流電機(jī)應(yīng)用及其廣泛，它可在家電、汽車、航空、醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和儀器等各種各樣的行業(yè)中使用。無刷直流電機(jī)是指無電刷和換向器(或集電環(huán))的電機(jī)，是不用電刷進(jìn)行換向，而是采用電子器件進(jìn)行換向的。與有刷直流電機(jī)和異步電機(jī)相比，無刷直流電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：

1、更好的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速特性;2、快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng);3、高效率;4、壽命長;5、工作無噪聲，性能可靠、永無磨損、故障率低;6、較高的轉(zhuǎn)速范圍。

1.1工作原理

無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng);接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩;接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護(hù)和顯示等等。

直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機(jī)沒有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到。現(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來越快，可實(shí)現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>

此外已有很多微處理機(jī)將控制電機(jī)必需的功能做在芯片中，而且體積越來越小;像模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制等。直流無刷電機(jī)即是以電子方式控制交流電機(jī)換相，得到類似直流電機(jī)特性又沒有直流電機(jī)機(jī)構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用。

1.2結(jié)構(gòu)

直流無刷電機(jī)是同步電機(jī)的一種，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù)(p)影響：n=120.f/p。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無刷電機(jī)即是將同步電機(jī)加上電子式控制(驅(qū)動(dòng)器)，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率并將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復(fù)校正，以期達(dá)到接近直流電機(jī)特性的方式。也就是說直流無刷電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。

直流無刷驅(qū)動(dòng)器包括電源部及控制部如圖(1)：電源部提供三相電源給電機(jī)，控制部則依需求轉(zhuǎn)換輸入電源頻率。

電源部可以直接以直流電輸入(一般為24v)或以交流電輸入(110v/220v)，如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機(jī)線圈前須先將直流電壓由換流器轉(zhuǎn)成3相電壓來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。換流器一般由6個(gè)功率晶體管(q1～q6)分為上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)連接電機(jī)作為控制流經(jīng)電機(jī)線圈的開關(guān)?？刂撇縿t提供pwm(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開關(guān)頻度及換流器換相的時(shí)機(jī)。直流無刷電機(jī)一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動(dòng)時(shí)速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會變動(dòng)太大的速度控制，所以電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場的霍爾傳感器，做為速度之閉回路控制，同時(shí)也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。

1.3特點(diǎn)

1、可替代直流電機(jī)調(diào)速、變頻器+變頻電機(jī)調(diào)速、異步電機(jī)+減速機(jī)調(diào)速;

2、具有傳統(tǒng)直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又取消了碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu);

3、可以低速大功率運(yùn)行，可以省去減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)大的負(fù)載;

4、體積小、重量輕、出力大;

5、轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小;

6、無級調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過載能力強(qiáng);

7、軟啟軟停、制動(dòng)特性好，可省去原有的機(jī)械制動(dòng)或電磁制動(dòng)裝置;

8、效率高，電機(jī)本身沒有勵(lì)磁損耗和碳刷損耗，消除了多級減速耗，綜合節(jié)電率可達(dá)20%~60%。

9、可靠性高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，維修與保養(yǎng)簡單;

10、耐顛簸震動(dòng)，噪音低，震動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，壽命長;

11、不產(chǎn)生火花，特別適合爆炸性場所，有防爆型;

12、根據(jù)需要可選梯形波磁場電機(jī)和正弦波磁場電機(jī)。

1.4應(yīng)用

無刷直流電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，如汽車、工具、工業(yè)工控、自動(dòng)化以及航空航天等等。總的來說，無刷直流電機(jī)可以分為以下三種主要用途：

持續(xù)負(fù)載應(yīng)用：主要是需要一定轉(zhuǎn)速但是對轉(zhuǎn)速精度要求不高的領(lǐng)域，比如風(fēng)扇、抽水機(jī)、吹風(fēng)機(jī)等一類的應(yīng)用，這類應(yīng)用成本較低且多為開環(huán)控制。

可變負(fù)載應(yīng)用：主要是轉(zhuǎn)速需要在某個(gè)范圍內(nèi)變化的應(yīng)用，對電機(jī)轉(zhuǎn)速特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間特性有更高的需求。如家用器具中的、甩干機(jī)和壓縮機(jī)就是很好的例子，汽車工業(yè)領(lǐng)域中的油泵控制、電控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制等，這類應(yīng)用的系統(tǒng)成本相對更高些。

定位應(yīng)用：大多數(shù)工業(yè)控制和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用屬于這個(gè)類別，這類應(yīng)用中往往會完成能量的輸送，所以對轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩有特別的要求，對控制器的要求也較高。測速時(shí)可能會用上光電和一些同步設(shè)備。過程控制、機(jī)械控制和運(yùn)輸控制等很多都屬于這類應(yīng)用。

實(shí)用性新型無刷電機(jī)是與電子技術(shù)、微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、自控技術(shù)以及材料科學(xué)等發(fā)展緊密聯(lián)系的。它不僅限于交直流領(lǐng)域，還涉及電動(dòng)、發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換和信號傳感等領(lǐng)域。在電機(jī)領(lǐng)域中新型無刷電機(jī)的品種是較多的，但性能優(yōu)良的無刷電機(jī)因受到價(jià)格的限制，其應(yīng)用還不十分廣泛。下面分別就主要的新型無刷電機(jī)進(jìn)行探索與研究。

1.5電機(jī)分類

1.5.1直流電動(dòng)機(jī)

一般直流電動(dòng)機(jī)具有相同的工作原理和應(yīng)用特性，而其組成是不一樣的。除了電機(jī)本身外，前者還多一個(gè)換向電路，電機(jī)本身和換向電路緊密結(jié)合在一起。許多小功率電動(dòng)機(jī)的電機(jī)本身是與換向電路合成一體，從外觀上看直流無刷電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)完全一樣。

直流無刷電動(dòng)機(jī)的電機(jī)本身是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換部分，它除了電機(jī)電樞、永磁勵(lì)磁兩部分外，還帶有傳感器。電機(jī)本身是直流無刷電機(jī)的核心，它不僅關(guān)系到性能指標(biāo)、噪聲振動(dòng)、可靠性和使用壽命等，還涉及制造費(fèi)用及產(chǎn)品成本。由于采用永磁磁場，使直流無刷電機(jī)擺脫一般直流電機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，滿足各種應(yīng)用市場的要求，并向著省銅節(jié)材、制造簡便的方向發(fā)展。永磁磁場的發(fā)展與永磁材料的應(yīng)用密切相關(guān)，第三代永磁材料的應(yīng)用，促使直流無刷電機(jī)向高效率、小型化、節(jié)能方向邁進(jìn)。

為了實(shí)現(xiàn)電子換向必須有位置信號來控制電路。早期用機(jī)電位置傳感器獲得位置信號，現(xiàn)已逐步用電子式位置傳感器或其它方法得到位置信號，最簡便的方法是利用電樞繞組的電勢信號作為位置信號。

要實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制必須有速度信號。用獲得位置信號相近方法取得速度信號，最簡單的速度傳感器是測頻式測速發(fā)電機(jī)與電子線路相結(jié)合。

直流無刷電機(jī)的換向電路由驅(qū)動(dòng)及控制兩部分組成，這兩部分是不容易分開的，尤其小功率用電路往往將兩者集成化成為單一專用集成電路。

在功率較大的電機(jī)中，驅(qū)動(dòng)電路和控制電路可各自成為一體。驅(qū)動(dòng)電路輸出電功率，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電樞繞組，并受控于控制電路。驅(qū)動(dòng)電路已從線性放大狀態(tài)轉(zhuǎn)成脈寬調(diào)制的開關(guān)狀態(tài)，相應(yīng)電路組成也從晶體管分立電路轉(zhuǎn)成模塊化集成電路。模塊化集成電路有功率雙極晶體管、功率場效應(yīng)管和隔離柵場效應(yīng)雙極晶體管等組成形式。雖然，隔離柵場效應(yīng)雙極晶體管價(jià)格較貴，但從可靠安全和性能角度看，選用它還是較合適的。

控制電路用作控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、電流(或轉(zhuǎn)矩)以及保護(hù)電機(jī)的過流、過壓、過熱等。上述參數(shù)容易轉(zhuǎn)成模擬信號，用此來控制較簡單，但從發(fā)展來看，電機(jī)的參數(shù)應(yīng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過數(shù)字式控制電路來控制電機(jī)。當(dāng)前，控制電路有專用集成電路、微處理器和數(shù)字信號處理器等三種組成方式。在對電機(jī)控制要求不高的場合，專用集成電路組成控制電路是簡單實(shí)用的方式。采用數(shù)字信號處理器組成控制電路是今后發(fā)展方向，有關(guān)數(shù)字信號處理器將在下面交流同步伺服電動(dòng)機(jī)中介紹。

在微小功率范疇直流無刷電動(dòng)機(jī)是發(fā)展較快的新型電機(jī)。由于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域需要各自獨(dú)特的直流無刷電動(dòng)機(jī)，所以直流無刷電動(dòng)機(jī)的類型較多。大體上有計(jì)算機(jī)外存儲器以及VCD、DVD、CD主軸驅(qū)動(dòng)用扁平式無鐵心電機(jī)結(jié)構(gòu)，小型通風(fēng)機(jī)用外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)，家電用多極磁場結(jié)構(gòu)及內(nèi)裝式結(jié)構(gòu)，電動(dòng)自行車用多極、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)等等。上述直流無刷電動(dòng)機(jī)的電機(jī)本身和電路均成一體，使用十分方便，它的產(chǎn)量也非常大。為了滿足大批量、低成本的市場需要，直流無刷電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)必須要形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。因此，直流無刷電動(dòng)機(jī)是一種高投入、高產(chǎn)出的行業(yè)。同時(shí)，我們應(yīng)該考慮到市場也在不斷地發(fā)展，如家用空調(diào)用電機(jī)正由3A轉(zhuǎn)向3D，需要大量的中小功率的直流無刷直流電動(dòng)機(jī)，研究和開發(fā)中小功率的直流無刷電動(dòng)機(jī)也成當(dāng)務(wù)之急。

1.5.2無刷電機(jī)

(BLDCM)是在有刷直流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，但它的驅(qū)動(dòng)電流是不折不扣的交流;無刷直流電機(jī)又可以分為無刷速率電機(jī)和無刷力矩電機(jī)。一般地，無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有兩種，一種是梯形波(一般是“方波”)，另一種是正弦波。有時(shí)候把前一種叫直流無刷電機(jī)，后一種叫交流伺服電機(jī)，確切地講是交流伺服電動(dòng)機(jī)的一種。

無刷直流電機(jī)為了減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，通常采用“細(xì)長”的結(jié)構(gòu)。無刷直流電機(jī)在重量和體積上要比有刷直流電機(jī)小的多，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以減少40%—50%左右。由于永磁材料的加工問題，致使無刷直流電機(jī)一般的容量都在100kW以下。

這種電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣，壽命長，維護(hù)方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動(dòng)機(jī)在控制系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。

電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng);接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩;接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護(hù)和顯示等等。

由于無刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。

中小容量的無刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，多采用高磁能積的稀土釹鐵硼(Nd-Fe-B)材料。因此，稀土永磁無刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號。

近三十年來針對異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢。

無刷直流電機(jī)因?yàn)榫哂兄绷饔兴㈦姍C(jī)的特性,同時(shí)也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為BLDC.無刷直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,低速轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好,所以值得業(yè)界關(guān)注.本產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)超過55kW,可設(shè)計(jì)到400kW,可以解決產(chǎn)業(yè)界節(jié)電與高性能驅(qū)動(dòng)的需求。

2、了解PIC16F72單片機(jī)：

2.1PIC16F72單片機(jī)的主要性能

首先我們對外部時(shí)鐘輸入：它的頻率是20MHz，其中有2K字14位寬的程序存儲空間，伴隨著128字節(jié)8位寬的數(shù)據(jù)存儲空間，另外還有8個(gè)中斷，3個(gè)8位I/O口以及PORTA、PORTB、PORTC。還有三個(gè)定時(shí)器模塊：TIMER0、TIMER1、TIMER2隨帶著一個(gè)CCP模塊;8位5通道的AD轉(zhuǎn)換器。

2.4PIC16F72單片機(jī)各個(gè)模塊的具體工作任務(wù)

最小系統(tǒng)模塊：引腳1相連的是復(fù)位電路，引腳1也是程序的高壓燒寫口;引腳9和引腳10分別是震蕩電路的輸入口和輸出口，連接的是16MHz的晶振;引腳20和引腳8、引腳19是電源電路部分，分別接5V電源和地。

功能模塊：模擬信號輸入處理模塊：模擬信號的處理主要是通過單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)的。引腳2檢測流過電機(jī)的電流信號并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)過運(yùn)算后用于控制PWM占空比，盡可能達(dá)到電機(jī)最合適的工作電流;引腳3檢測電源電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后經(jīng)過運(yùn)算判斷電壓是否過低，以此為依據(jù)保護(hù)電池;引腳4檢測手柄的輸入電壓，單片機(jī)根據(jù)這個(gè)量調(diào)節(jié)電機(jī)輸出的總功率，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。

數(shù)字輸入信號處理模塊：引腳5處理剎車信號，平時(shí)處于高電平狀況，當(dāng)按下剎車開關(guān)時(shí)，變?yōu)榈碗娖?，這時(shí)單片機(jī)輸出剎車命令，只要當(dāng)引腳5恢復(fù)成高電平狀態(tài)時(shí)，在停止剎車動(dòng)作;引腳15、引腳16、引腳17分別輸入電機(jī)的霍爾位置信號，通過這三個(gè)信號的組合確定電機(jī)此時(shí)的轉(zhuǎn)子位置，并調(diào)整輸出的換相信號。引腳21為外部中斷引腳，平時(shí)處于高電平狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)過流時(shí)，輸入信號從高電平變?yōu)榈碗娖?，中斷?biāo)志位置1，由于PIC16F72只有一級中斷優(yōu)先級，所以當(dāng)中斷被其他中斷程序占用時(shí)，也應(yīng)定時(shí)檢查外部中斷標(biāo)志位