無軸承同步磁阻電機(jī)無傳感器檢測(cè)及控制研究.pdf

1、無軸承同步磁阻電機(jī)(BSRM)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異的特種電機(jī)。BSRM不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、轉(zhuǎn)子上無永磁體或勵(lì)磁繞組、成本低廉等同步磁阻電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有無摩擦、無需潤(rùn)滑、無污染、壽命長(zhǎng)等磁軸承的優(yōu)良特性。對(duì)比于其它種類的無軸承電機(jī)，因?yàn)闊o軸承同步磁阻電機(jī)能夠獲得更高的轉(zhuǎn)子凸極比，容易獲得更高的轉(zhuǎn)速與更高的轉(zhuǎn)矩密度，故愈發(fā)適用于如航空航天、國(guó)防軍事等高速高新的場(chǎng)合或領(lǐng)域，因此無軸承同步磁阻電機(jī)具有廣闊的應(yīng)用前景與豐富的研究?jī)r(jià)

2、值。
　　本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金(60974053)和江蘇省“333工程”等資助項(xiàng)目的支持下，對(duì)二自由度無軸承同步磁阻電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型、無速度傳感器自檢測(cè)技術(shù)、無位移傳感器自檢測(cè)技術(shù)、數(shù)字控制系統(tǒng)以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了詳細(xì)深入的研究與分析。論文的主要工作內(nèi)容如下：
　　首先，詳細(xì)描述了無軸承電機(jī)的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀、未來發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用前景。之后，介紹了無軸承同步磁阻電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與徑向懸浮力的產(chǎn)生原理，最后根據(jù)磁路原理

3、推導(dǎo)出無軸承同步磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以及依據(jù)磁場(chǎng)虛位移法推導(dǎo)出電機(jī)的徑向懸浮力子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　其次，介紹了鎖相環(huán)技術(shù)(PLL)，并將其應(yīng)用于無軸承同步磁阻電機(jī)中，提出了一種基于鎖相環(huán)的無軸承同步磁阻電機(jī)無速度傳感器自檢測(cè)技術(shù)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出無軸承同步磁阻電機(jī)無速度傳感器，并搭建出電機(jī)轉(zhuǎn)速自檢測(cè)的控制系統(tǒng)，最后通過仿真與實(shí)驗(yàn)研究對(duì)系統(tǒng)的可行性進(jìn)行分析驗(yàn)證。從所得出的結(jié)論可知，該系統(tǒng)確實(shí)具有準(zhǔn)確推算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置或角

4、速度的能力，且控制系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力。
　　再次，對(duì)無軸承同步磁阻電機(jī)的電感矩陣模型進(jìn)行深入研究，并運(yùn)用Ansoft有限元分析仿真軟件驗(yàn)證之前推導(dǎo)出來的電機(jī)徑向懸浮力子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的正確性。最后依據(jù)電機(jī)定子中兩套繞組的電感與轉(zhuǎn)子徑向位移之間的關(guān)系，探索出無軸承同步磁阻電機(jī)無位移傳感器自檢測(cè)的方法，搭建出電機(jī)無位移傳感器的仿真模型，并在環(huán)境中對(duì)其進(jìn)行仿真研究，驗(yàn)證該方法的正確性與可靠性。Matlab/Simulink環(huán)境中對(duì)其