浅谈电机变频调速技术
电气自动化控制中变频调速技术研究

电气自动化控制中变频调速技术研究目录1. 内容简述 (3)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (4)1.3 国内外研究现状 (5)1.4 本文研究内容与结构 (6)2. 变频调速技术基础 (7)2.1 变频器的基本原理 (8)2.2 变频器的分类与技术特点 (9)2.3 变频调速系统的组成 (10)2.4 变频调速技术的发展趋势 (12)3. 电气自动化控制系统的需求分析 (13)3.1 控制系统的作用与要求 (14)3.2 不同行业对变频调速的需求 (15)3.3 控制系统设计原则 (16)4. 变频调速技术在电气自动化控制中的应用 (17)4.1 变频调速在电动机控制中的应用 (18)4.2 变频调速在泵和风机系统中的应用 (19)4.3 变频调速在列车控制中的应用 (20)4.4 变频调速在其他电气自动化领域的应用 (22)5. 变频调速技术的研究进展 (23)5.1 变频器控制算法的研究 (24)5.2 变频器动态性能分析 (26)5.3 变频器的可靠性与故障诊断 (27)5.4 节能技术在变频调速中的应用 (29)6. 变频调速技术的仿真与实验 (30)6.1 仿真模型的建立与验证 (32)6.2 实验平台的建设与调试 (33)6.3 仿真结果分析 (35)6.4 实验结果讨论 (36)7. 变频调速技术在电气自动化控制中的挑战与对策 (37)7.1 设计难点与挑战 (38)7.2 提高控制精度的对策 (39)7.3 实现高效稳定的对策 (40)7.4 解决方案与策略 (41)8. 结论与展望 (43)8.1 研究总结 (44)8.2 未来研究方向 (45)8.3 实际应用前景 (46)1. 内容简述随着电力系统的不断发展,电气自动化控制技术在工业生产中的应用越来越广泛。
变频调速技术作为电气自动化控制领域的重要组成部分,具有高效、节能、可靠等优点,已经成为现代工业生产的关键技术之一。
浅析变频调速电机节能技术

击 ,减少 电动机故 障率 ,延长使用奉命 ,同时 也降低 了对 电网的容量 要求和无功损耗 ,因此 为达到节能 目的推广使用变频 器已成为各地节 能工作部 门以及各单位节 能工作的重点。 以某 钢铁厂一号锅炉现有鼓风机和 引风机 各一 台 ,
分别配用 1 6 0 k w和1 8 5 k W 电 机 ,风 量 分 别 在
变频 调速 技术 制造 业有 着非常 广 泛的运 缩机。主要原因在于节 电率百分 比相 同的情 况 用 ,因为采用该技术既对产量有着较大 的提 高 下装机容量愈大 ,其绝对节 电量也 愈大。对 风 作用 ,理论上提 高 5 —1 0 % 转速 是可行的 ( 主 机 、泵 、压 缩机而言 ,对应 电机输入功率 与流 要受电机轴承制约)。也可改善产 品质量 ,随 量 的关系的三次方成正 比,急系统调速前 后的
据悉 ,电机运 行 所消耗 的 电量大 约 占到 全世界用 电量的一半 以上。出于对起动冲击、 过载保护、 系统安全等处于对 电机保护的原因, 高效能的 电动机经常在低功率状态下运行,这 种“ 快马拉慢车”的情况工业生产中十分 常见 。 变频调速就 是通过 改变 电源频率调整 电动机转
着 电机速度的变化 ,在生产加工 中的 电机速度 调 节具有 调速跨度大、调节精度高、响应速度 快 的优点 ,相应的也就提高 了产品的质量 。最 后变 频调速 特别适宜使用于常规 电机功能无法 企 及的场合,由于变频技术 自动化程度高 ,易
速差成 正比,速 差越大 ,节能越显著 。除去机 械 损耗 、 电机 铜 、铁损 等 影响 ,节 能效 率 也 接近 4 O %。 由于采 用变 频器 还 可 以实现 电动 机 的软停止 、软起动 ,避免 了启动时的 电压冲
变频器的六大调速方法

电动机知识变频器的六大调速方法1.变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的,特点如下:具有较硬的机械特性,稳定性良好;无转差损耗,效率高;接线简单、控制方便、价格低;有级调速,级差较大,不能获得平滑调速;可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、[1]方法变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。
其特点:效率高,调速过程中没有附加损耗;应用范围广,可用于笼型异步电动机;调速范围大,特性硬,精度高;技术复杂,造价高,维护检修困难。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
变频调速分为基频以下调速和基频以上调速,基频以下调速属于恒转矩调速方式,基频以上调速属于恒功率调速方式。
2.串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差,达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收,再利用产生附加的装置,把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式,串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式,多采用晶闸管串级调速,其特点为:可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上,效率较高;装置容量与调速范围成正比,投资省,适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上;调速装置故障时可以切换至全速运行,避免停产;晶闸管串级调速功率因数偏低,谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
变频器调速原理及调速方法3.绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻,使电动机的转差率加大,电动机在较低的转速下运行。
变频直流电机的调速原理

变频直流电机的调速原理常规所称的直流变频电机事实上是自控变频调速的无刷直流电机系统,这种叫法广为流传,也即是变频直流电机的由来。
直流变频电机工作原理就是无刷直流电机系统的原理,按照真正意义上的称呼是没有直流变频电机的。
变频电机当中变频作用的是变频电机内部的变频,而变频器主要采用的变频历程是将交流电源转换为直流电源,再将直流电源转换为可以控制的交流电源。
也就是交变直变交的过程,因此变频电机不存在直流变频电机,目前的变频器都是使用交流电源来进行变频作业。
变频电机的主要变频调速的方式有两种,分别是他控式变频调速和自控式变频调速。
他控式变频调速的调速系统是独立于电机的,它是借助数字模型采用SVPWM这种控制方式来实现变频运作的,电机本身没有相应的转子位置检测装置这种控制调频方式比一般的交流异步电机要好。
自控式变频调速的电机内部有相应的转子位置检测器装置,可以对转子的相应位置进行探测反应,可以依照相应装置获得的转子位置信号来实现调频变压变速或者换相等操作。
自控式变频装置在其发展的过程里,曾经使用过”无换向器电机”的名称。
直流变频电机是一种利用变频技术控制直流电机转速的电机。
与传统的直流电机相比,直流变频电机可以实现更加精确的调速和控制,具有更高的效率和能耗节约效果。
直流变频电机的工作原理如下变频器:直流变频电机的关键部件是变频器,它通过将电源直流电压转换为可控制的交流电压,并通过PWM控制方式实现对电机的调速和控制。
电源:直流变频电机的电源一般是直流电源,可以通过电池或电网等供电方式实现,电机:直流变频电机是一种直流电机,其结构和普通的直流电机类似,由转子、定子、刷子等部件组成。
反馈传感器:为了实现精确的调速和控制,直流变频电机一般配备了反馈传感器,如编码器、霍尔元件等,用于实时监测电机转速和位置信息,直流变频电机的调速和控制主要通过PWM控制方式实现。
PWM控制方式是一种通过不断改变开关管通断时间比例的方式,从而实现对电源电压和电流的精确控制的技术。
交流电动机变频调速技术的优势与经济性浅析

6) 行 噪 音低 。运 行频 率 下 降 至4 z 运 0H 左右 时 ,电机 的 运行 噪 音 明显 下 降 ,低 于 8 B,而 低 速运 行时 基本 上听不 到噪音 ,达 0d 到 6 B 5 以下 ,大 大降 低 了现场 的 噪音 污染 。 d 7) 动部 件 发热小 。由于 电机降 低速 度运行 以及工作 在 高效 转 率 区 ,电机 的温 升和 轴 承温 升 下 降 明显 。 电机 的前 后 轴承 的 温度 都 有相应 的下 降 ,延 长 了风机 系统 的使 用 寿命 。 8 )机 械损 耗小 。由于低 负 荷 下转 速降 低 ,减 少 了机 械部 分 的 磨 损 和振 动 。 风机 大修 周 期 延 长 ,可 大 大节 约检 修 费 用 。采 用液 力偶合器每年的维护费用约在5 万元左右,而采用变频器后 ,这项 费 用可 下降 为数 千元 左右 。
5 变频调速 技术在发电站 中的经济优势
变 频 调速 技 术 在发 电站 中 主要 用 于各 种 风机 和 水 泵 ,下 面 以 ( 转第 9页 ) 下 3
变 换 方 法 ,将 输人 的 _频 交流 电变换 成 为 频 率 和幅 值都 可 调 节 的 厂 交 流 电输 出到交 流 电动机 ,实现 交流 电动 机 的变 速运行 。 2 变频 调速方式
将 交流 电由固定 的5H S 频变换 为可 变频率 主要有 两种方式 : 0z E 1 直 接变 换方 式 。它 是通 过 可控 整流 和 可控 逆变 相结 合 ,将 ) 输入 的_ 频 电 流直 接 强制 转 化 为所 需 频 率 的交 流 输 ,因 而又 称 _ I = 为 “ 一 变频 ”方式 。 交 交 2)另一 种 称 为 间 接 变 换方 式 ,又 称 为 “ 一 交 变 频 ”方 交 直一 式 。它 是先 将 :频 交流 电输 入通 过 全控 ( r : 或半 控/ 控 )整流 变 换 不
电机控制系统中的矢量变频调速技术

电机控制系统中的矢量变频调速技术电机控制系统是现代工业生产中不可或缺的重要组成部分,而矢量变频调速技术作为其中的一种先进控制技术,在提高电机性能、节能减排、提高生产效率等方面发挥着重要作用。
本文将介绍电机控制系统中的矢量变频调速技术及其应用。
一、矢量变频调速技术概述矢量变频调速技术是一种精密控制电机转子磁场的技术,可以实现对电机速度、转矩等参数的精确控制。
与传统的直接转矩控制技术相比,矢量变频调速技术在控制精度、响应速度和动态性能上都有显著提高,能够更好地适应不同工况下的电机调节需求。
二、矢量变频调速技术的工作原理矢量变频调速技术主要通过电机的控制算法来实现,其中包括磁场定向控制、速度闭环控制、电流控制等关键技术。
通过对电机电流、转子位置、速度等参数的实时采集和计算,可以实现对电机的精确控制,使电机在不同负载条件下都能够保持稳定运行。
三、矢量变频调速技术在电机控制系统中的应用矢量变频调速技术在电机控制系统中有着广泛的应用,特别是在需求对电机性能要求较高的领域,如电梯、风力发电、汽车电动驱动等。
通过使用矢量变频调速技术,可以提高电机的运行效率,降低能耗,延长电机使用寿命,提高生产效率,从而带来经济效益和环保效益。
四、矢量变频调速技术的未来发展随着中国制造业的不断发展和技术进步,矢量变频调速技术也在不断完善和创新。
未来,我们可以预见矢量变频调速技术将更多地应用于各种工业领域,为电机控制系统的性能提升和智能化发展奠定更坚实的基础。
总之,矢量变频调速技术作为电机控制系统中的重要技术手段,为电机的精准控制和高效运行提供了有力支持,将在未来的发展中发挥越来越重要的作用。
希望通过不断的研究和实践,我们能够更好地利用矢量变频调速技术,推动我国电机控制系统技术的发展,为工业生产的发展贡献力量。
变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用分析

变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用分析摘要:变频调速技术主要通过改变发动机的工作频率来改变发动机转速,使各种工业电气设备始终保持稳定的工作状态。
在工业生产过程中,常用的速度控制技术主要包括改变电枢电路的电阻速度、改变电枢的电压速度以及使用晶闸管功率控制。
与变频调速技术相比,这些技术的节能效果较差。
自动化水平低,速度控制范围窄,增加了制造业的能源消耗。
因此,变频调速技术是一种安全、节能、高效的调速系统,逐渐取代传统的调速技术,广泛应用于工业电气自动化控制中。
关键词:电气工程;变频调速;应用;在工业电气自动化控制系统中应用变频调速技术可以实现有效的控制,以及对电气设备的全面改良提供良好的功效,相关的工业领域必须加强重视,确保其自身体系科学、合理,并及时进行分析,以确保电力资源的全面控制,提升电气自动化生产水准。
为企业创造出更佳的应用效果,增加经济效益,全面保障工业电气自动化的良好发展。
未来我国居民的整体环保意识以及国家的相关标准将全面提升,因此对于自动化控制技术也具有较强的应用性。
1变频调速技术在工业电气自动化控制中的应用的必要性1.1确保电气设备的安全运行电气设备运行安全作为确保工业生产工作稳定运行的重要保障,要求管理人员应该肩负起自身的管理重责,重点针对电气设备的安全运行问题进行统筹规划与安全管理。
然而,因电气设备运行期间面临的不确定因素较多,如果不加强管控,就很容易出现风险隐患问题。
目前,为进一步推动电气设备的安全运行,工业生产方面要求全面推广与应用电气自动化控制设备,自动监测设备运行期间的状态问题等。
其中,变频调速技术作为电气自动化控制技术体系的重要内容,可以针对设备运行情况进行适当调整与分析,时刻针对设备运行状态进行监测与管理,为电气设备安全运行提供保障。
1.2深化电气自动化控制效果变频调速技术作为电气自动化控制技术的重要分支,通过不断改进与创新,不仅可以全面提升电气自动化控制水平,同时,还可以推动电气自动化控制技术的进一步发展。
变频调速的主要优缺点

变频调速的主要优缺点一、变频调速的主要优点是:1.可实现平滑的无级调速,且调速精度高,转速(频率)分辩率高。
2.调速效率高。
变频调速的特点是在频率变化后,电动机仍在该频率的同步转速附近运行,基本上保持额定转差率,转差损失不增加。
变频调速时的损失,只是在变频装置中产生的变流损失,以及由于高次谐波的影响,使电动机的损耗有所增加,相应效率有所下降。
所以变频调速是一种高效调速方式。
3.调速范围宽,一般可达 10 ∶ 1 ( 50 ~ 5Hz )或 20 ∶ 1 ( 50 ~2.5Hz )。
并在整个调速范围内均具有较高的调速装置效率η V 。
所以变频调速方式适用于调速范围宽,且经常处于低转速状态下运行的负载。
4.功率因数高,可以降低变压器和输电线路的容量,减少线损,节省投资。
或在同样的电源容量下,可以多装风机或水泵负载。
5.变频装置故障时可以退出运行,改由电网直接供电(工频旁路)。
这对于泵或风机的安全经济运行是很有利的。
如万一变频装置发生故障,就退出运行,不影响泵与风机的继续运行;又如在接近额定频率( 50Hz )范围工作时,由变频装置调速的经济性并不高,变频装置可退出运行,由电网直接供电,改用节流等常规的调节方式。
6.变频装置可以兼作软起动设备,通过变频器可将电动机从零速起动连续平滑加速直致全速运行。
变频软起动是目前最好的软起动方式,变频器是目前最好的软起动设备。
二、变频调速的主要缺点是:1.目前,变频调速技术在高压大容量传动中推广应用的主要问题有两个:一个是我国发电厂辅机电动机供电电压高( 3 ~10KV ),而功率开关器件耐压水平不够,造成电压匹配上的问题;二是高压大功率变频调速装置技术含量高、难度大,因而投入也高,而一般风机水泵节能改造都要求低投入,高回报,从而造成经济效益上的问题。
这两个问题是它应用于风机水泵调速节能的主要障碍。
2.因电流型变频器输出电流的波形和电压型变频器输出电压的波形均为非正弦波形而产生的高次谐波,对电动机和供电电源会产生种种不良影响。
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浅谈电机变频调速技术
摘要:因为我国所面临的能源需求供给严重的不足,促使节能环保概念的诞生。
而在大型机械设备的运转过程中,应用大功率的交流电机进行变频调控,达到了
节能减排被证明是一种有效的途径。
本文就作者的实际工作经验进行入手,对电
机变频调速技术进行阐述。
关键词:电机变频;调速技术;节能
前言:大功率交流电机的变频调速技术的应用范围十分广泛,同时其所需要
的核心技术具有很高的前瞻性和专业性。
这项技术长期被外国所掌握并垄断。
为
了打破这种垄断,发展我国自主的交流电机的变频调速技术,研发相应的控制系统,并在实际中推广开来,推进我国整体科技化水平向前发展具有重大的现实意义。
该文将就此项技术在实际中几个方面的应用为例,来阐述此项技术的研究和
应用对于我国的各方面所具有的重要意义。
1 大功率交流电机变频调速控制系统的组成部分
1.1 交流变频电机
由于目前国际国内对于大功率的交流电机的研究还处于初始阶段,因此,大
功率交流电机在变频调控过程中使用的主要是同步电机。
其本身具有动态性能优异、变频时所具有的容量小、功率因数较高等特点。
因为其承载能力较高,在运
用的时候对于预设目标的实现,还是能够及时有效的完成。
1.2 大功率的电力电子变频器
随着科技的不断向前发展,电力电子变频器的功率随着器件材料的改进也是
越来越大,这样在需要进行的交流电机变频调速的操作过程中,所能输出的功率
才能达到系统的要求,以满足其应用过程中动能的负荷。
可以说,在这项技术的
应用过程中,这个硬件设备的品质决定了其最终技术所能达到的高度和效果。
因此,对于相关材料的开发和整合利用,是满足日益变化的电器元件的需求的先决
条件。
1.3 进行调速所需要运行的控制系统
由于交流电机的磁场定向控制理论的提出和完善,对于交流电机调控系统的
效能大大提高,最终超过了直流调速所达到的效果,为其最终成为变频调速系统
的关键部分提供了坚实的基础。
这方面技术由于被掌握在少数的国家和企业手中,因此,我国在进行自主化研究和开发的过程中,能够借鉴的相关技术和经验比较少,就需要我国在这方面的研究所投入的人力物力资源较大,关注和重视程度也
较高,来尽早攻破这个难题,早日开发出具有我国自主知识产权的操作运行系统。
2 大功率变频调控技术在世界范围内相关领域的应用
2.1 轧钢设备中,大功率变频调控技术的使用
大型轧钢设备由于在生产过程中所具有的精度和通用性都比较高,对于各方
面的生产要求,都能得到满足。
因此,对于一个国家的工业化水平的发展和进程
占有者举足轻重的作用。
由于轧钢设备的传动系统所需求的功率很高,对于传动
过程中的过载能力要求很苛刻,这一领域长期被直流电机所占据,但是直流电机
具有的先天缺陷,就导致了无法为其提供稳定的功率输出,造成了资源的浪费和
动能的流失,矛盾比较突出。
交流电机的出现并得到不断的完善,最终取代了直
流电机的位置,同时以交流电机为主体的大功率交流电机变频调速系统完美的解
决了轧钢设备所需要的大功率稳定输出的问题,使得轧钢设备的发展和进步明显,为一个国家工业化建设起到了促进的作用。
2.2 加热炉传动系统中的广泛运用
冶金领域中,加热炉的正常运转能够为社会提供源源不断的成品,同时对于原料的深加工,也可以带动相关附属产业的发展,带来额外的经济效益。
是冶金行业中不可或缺的设备。
但是,由于加热炉在正常运转过程中,对功率的要求比较严格,这样在生产中才能够保持连贯性。
加热炉在运行的时候是用热力来融化钢坯,进行炼化和杂质的剥离,产生的热能较高,在液态杂质的蒸发过程中,带走了大量的热量动能,造成了资源的浪费。
生产过程中,由于功率因素的制约,首先要满足日常的生产,因此,相关的杂质剥离设备就无法安装和运行。
大功率的交流变频技术在其中除了能够提供功率的稳定输出外,还可以满足相关设备在杂质的吸出和剥离过程中对于功率的需求。
节约了能源在使用过程中不必要的消耗,和尾气、废弃物对于环境的污染和破坏,对于日常生产和环境保护起到了促进的作用。
2.3 交通运输业中,主要是船舶的广泛应用
由于船舶,尤其是大型的远洋货轮在国际货物运输中成为了主要载体,因此提高远洋船舶在实际中的运输效率就成为了主要的难题[6]。
船舶本身对于功率要求比较大,因为经常需要做变向机动,瞬间的功率输出较高。
在机组的运行中,保证功率的变频输出就是重中之重。
由于船舶长期漂泊于海上,海况较差、环境湿度等变化明显、气候跨度比较大等特点,这就要求其为机组配备的交流电机变频调速控制系统,要具有这较好的适应性和可靠性,毕竟,在茫茫大海上,动力是生存的至关重要的因素。
交流电机变频调速技术使得船舶在动力方面没有了后顾之忧,只要进行简单的维护,就可以保证长时间、高负荷运转,同时在机动时又能满足功率的需求,在船舶运输行业中发挥着不可估量的作用。
不难从以上几个方面看出,交流电机变频技术在诸多领域中的地位和作用。
因此,掌握具有自主知识产权的变频调节技术,推动国家战略安全和经济发展都有着不可忽视的作用。
此项技术长期的被垄断,就要求我们从基础开始,逐步的探索出具有我国特色,适应我国需要的创新理念,来应用到实际中,打破垄断主义对我国发展需求的枷锁。
3 我国在交流电机变频调速技术领域所取得的显著成果
3.1 研究出独特的具有自主知识产权的水冷式变频器的模块结构
随着计算机技术的不断发展与更新,我国对这方面的研究也在充分运用其出色的运算能力来建立相关模块结构和系统。
在参考了世界上比较先进的设备构成后,设计出了一套独特的具有我国自主知识产权的模块结构。
该结构中,采取了相当广泛的设计思路和理念,充分的发挥了主观能动性,合理的利用了现有资料和结构空间,采取了多项措施来改进水路结构,解决了其水冷的过程中发生的密封性问题。
同时采用模块化设计,大大简化了工艺和流程,规范了相关部件的规格,极大的压缩了交流电机变频器的空间,有效的对其小型化、精确化、功率密度进行了优化,达到和超过了世界总体水平。
3.2 研发了多核心数字化控制系统
在实际中,脉冲信号由光纤进行传导,最终到达功率模块,在控制系统与高压柜之间实现了安全隔离和数据信号的有效传输,同时多核心的运用,使其在出现不同级别的问题时能够自主运算,得出问题相对应的等级,通过显示屏体现在操作者面前,使得操作者能够对系统产生的软件问题和硬件问题进行及时的维护和修复,各系统之间的实时通讯,极大的加强了相关系统的互联性,极大的促进了我国在交流电机变频调控领域内的发展,取得了长足的进步。
3.3 掌握和建立了一套具有我国特色的变频器试验标准
由于经济全球一体化进程的加快,使得我国在这方面都能够得到更多的相关
资料方面的帮助,在充分借鉴和参考了国外大功率变频器相关理论和经验数据,
对其标准化建立规则的深入研究并做总结后,得出了我国自主的变频器实验标准,填补了该领域的空白,为其日后发展提供了基石。
结语:
总之,大功率的交流电机变频调控技术的兴起和应用,在诸多领域内都起到
了十分重要的作用。
在我国由于开展研究和应用的时间尚短,同时国外对相关技
术的垄断现象比较严重,就导致了我国只能采取摸着石头过河,边探索边发展的
模式。
因此,在面对探索的过程中暴漏出来的问题,新障碍的产生,要保持一个
平和的心态去应对,做到不气馁、不焦躁,在科学研究的领域里,没有一步登天
的可能。
只有自身端正态度,摆好心态,相信在变频调控技术中,取得成就只是
时间早晚的问题。
参考文献:
[1]李崇坚. 中电压大功率交流变频调速技术在轧钢设备中的应用[J].电力电子,2003(1):25-32.
[2]郑丽. 交流变频调速在加热炉传动系统的应用研究[D].天津大学,2012.。