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永磁同步电动机控制系统在深水中工作时,为了防止海水对电路中器件的侵蚀和海水压力对器件的破坏,需要将控制器安放在筒壁很厚的密封耐压筒中。为了减小筒壁厚度,改善控制器的散热环境,可在将控制器安放在充油平衡的薄壁容器中。油液一方面能平衡筒壁内外的压力,降低筒的耐压强度要求,另一方面为控制器提供了一个低热阻的散热途径,提高了散热速度。但压力也会经油液传至控制器的各元器件,所以必须应用耐压电子技术(PTE)对控制器进行设计。本文利用耐压电子技术设计出耐压型深水永磁同步电动机控制系统,使控制器工作在充油环境中,能够直接承受7000m水深的压力(70MPa)。 对电子器件进行耐压性能研究。利用耐压电子技术,对电子器件的耐压性能进行了分析,同时建立了电子器件测试电路,使电路工作在70MPa压强下,通过监测电路的输出参数来判断电子器件的耐压性能。测试结果表明大多数电子器件是耐压的,只有个别内部有气隙的器件不耐压。并对不耐压的器件进行耐压改造或替代。 对耐压型控制系统进行硬件和软件设计。根据耐压测试结论,选取耐压电子器件设计永磁同步电动机的控制电路。利用C语言编写控制系统的软件,完成电流、转速和位置的闭环控制,实现对永磁同步电动机的矢量控制。 对设计的耐压型控制系统进行实验研究。首先在常压下对控制系统的性能进行测试和分析,测试和分析结果表明控制系统符合额定设计要求;再将整个控制系统放入70MPa的高压筒中,进行强压力环境下的性能测试,控制系统在70MPa的压力下能够稳定的工作。通过与常压下的测试结果对比,证明设计的耐压型控制系统符合耐压设计要求。 对耐压型控制系统的散热性能进行研究。首先建立控制系统温度场计算模型,然后计算控制系统的热损耗和在不同安放形式下的表面散热系数,利用有限元软件对控制系统在不同安装形式下的温度场模型进行仿真求解,结果表明系统在充油环境下的散热性能最好。最后研究筒壁材料对系统散热性能的影响,为选择筒壁材料提供了一定的参考依据。