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旋转变压器作为一种位置检测的传感器,能够产生高精度位置信号,稳定可靠,且具有耐高温、耐潮湿、抗震动等优点。在航空航天、军事、电动汽车等领域被广泛地使用,具有良好的应用前景。磁阻式旋转变压器优化设计过程中,需要考虑定、转子极槽配合以及结构参数选择等问题,但现有文献并没有太多关于极槽配合方法的研究,针对这一问题,本论文将信号绕组极对数引入到正弦绕组匝数计算中,对定子齿数、信号绕组极对数和转子极对数之间的配合关系进行研究。并利用回归型支持向量机(Support Vector Machine for Regression , SVR)与改进的多目标粒子群优化算法(Improved Multi-Objective Particle Swarm Optimization,IMOPSO),对旋转变压器的结构参数进行优化。同时,为了提高旋转变压器出厂的测试效率,本论文利用LabVIEW平台开发旋转变压器自动测试系统,取代手工测试方式,实现工业自动化。本论文主要研究内容如下:
首先,对磁阻式旋转变压器的定、转子以及绕组结构进行了阐述,并通过对采用等匝绕组的旋转变压器气隙磁导分析介绍其工作原理。将信号绕组极对数引入到正弦绕组匝数的计算中,对旋转变压器输出电压进行分析,根据旋变工作原理,推导出极槽配合方法,并进行有限元仿真验证。
其次,以输出电压的谐波畸变率和零位电压为优化目标,采用SVR建立优化目标与定子槽口宽度、转子正弦系数和最小气隙长度等结构参数的回归模型,并利用IMOPSO对该模型进行优化,得到结构参数的优化结果,再利用TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)方法选择优化结果进行仿真验证。
再次,详细阐述了旋转变压器测试系统总体架构。根据测试需要对测试系统的硬件进行选择与设计,硬件主要由全自动转台、信号发生器、数字万用表、相位电压表、角位置指示器和单片机控制电路等组成。依照测试规范和手工测试方式,从单片机控制程序、转台与虚拟仪器控制、自动控制逻辑等方面详细地介绍了测试系统软件设计。
最后,分析了测试过程中误差产生的原因。对32对极双通道旋变进行自动测试,验证了自动测试系统代替手工测试方式的可行性。通过计算不确定度分析测试系统的稳定性,研究系统测得的电气误差可靠程度。并根据优化结果,研制磁阻式旋变样机进行实验分析。
首先,对磁阻式旋转变压器的定、转子以及绕组结构进行了阐述,并通过对采用等匝绕组的旋转变压器气隙磁导分析介绍其工作原理。将信号绕组极对数引入到正弦绕组匝数的计算中,对旋转变压器输出电压进行分析,根据旋变工作原理,推导出极槽配合方法,并进行有限元仿真验证。
其次,以输出电压的谐波畸变率和零位电压为优化目标,采用SVR建立优化目标与定子槽口宽度、转子正弦系数和最小气隙长度等结构参数的回归模型,并利用IMOPSO对该模型进行优化,得到结构参数的优化结果,再利用TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)方法选择优化结果进行仿真验证。
再次,详细阐述了旋转变压器测试系统总体架构。根据测试需要对测试系统的硬件进行选择与设计,硬件主要由全自动转台、信号发生器、数字万用表、相位电压表、角位置指示器和单片机控制电路等组成。依照测试规范和手工测试方式,从单片机控制程序、转台与虚拟仪器控制、自动控制逻辑等方面详细地介绍了测试系统软件设计。
最后,分析了测试过程中误差产生的原因。对32对极双通道旋变进行自动测试,验证了自动测试系统代替手工测试方式的可行性。通过计算不确定度分析测试系统的稳定性,研究系统测得的电气误差可靠程度。并根据优化结果,研制磁阻式旋变样机进行实验分析。