無軸承同步磁阻電機(jī)理論及其數(shù)字控制研究.pdf

1、無軸承同步磁阻電機(jī)是在同步磁阻電機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行無軸承化得到的一種性能優(yōu)異的特種電機(jī)，其具有轉(zhuǎn)子無永磁體、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、具有較低的反電動(dòng)勢，而且可以實(shí)現(xiàn)很高的轉(zhuǎn)子凸極比等優(yōu)點(diǎn)。相比于其它種類的無軸承電機(jī)，其更容易實(shí)現(xiàn)高速、高轉(zhuǎn)矩密度和低損耗運(yùn)行，更適合應(yīng)用于高速高精度場合。因此研究無軸承同步磁阻電機(jī)控制技術(shù)具有重要的科研價(jià)值與工程意義。
　　本文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(60974053)、江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK200920

2、4)等資助下，對(duì)無軸承同步磁阻電機(jī)解耦控制、高速抗干擾運(yùn)行、數(shù)字控制離散化建模及其控制器設(shè)計(jì)等方面展開了一定研究。其主體內(nèi)容如下:
　　(1)本文采用轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁鏈在兩相靜止坐標(biāo)上的觀測模型來實(shí)現(xiàn)解耦，可使無軸承同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩與懸浮力不受解耦結(jié)構(gòu)限制進(jìn)行獨(dú)立靈活控制。針對(duì)一種適合電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁鏈電壓觀測模型進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了一種不受溫度變化影響的無軸承同步磁阻電機(jī)精確解耦獨(dú)立控制策略。
　　(2)無軸承同步

3、磁阻電機(jī)屬于高速電機(jī)，而使用高速電機(jī)的場合對(duì)控制系統(tǒng)可靠性要求極高。本文提出了一種在標(biāo)準(zhǔn)矢量控制其礎(chǔ)上，不增加任何設(shè)備便能極易實(shí)現(xiàn)無軸承同步磁阻電機(jī)在供電電壓大范圍波動(dòng)、轉(zhuǎn)子測量位置存在一定誤差的情況下，仍能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高速運(yùn)行的控制策略。本文詳細(xì)介紹了這一控制策略，并成功進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　(3)電機(jī)的數(shù)字控制因其相比于模擬量控制更具靈活性等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，但其引入數(shù)字控制后會(huì)引入新的環(huán)節(jié)，并且控制對(duì)象零極點(diǎn)分布、頻率特

4、性等固有特性會(huì)隨數(shù)字控制器開關(guān)頻率及數(shù)據(jù)處理方式不同而發(fā)生變化。而無軸承電機(jī)徑向位移都是在μm級(jí)，變化范圍很小，其對(duì)控制器精度要求很高。本文主要針對(duì)無軸承同步磁阻電機(jī)模擬量控制器改為數(shù)字控制器后，帶來的問題進(jìn)行了較深入分析，并利用MATLAB的SISOTOOL工具針對(duì)其常用一拍滯后方式控制重新設(shè)計(jì)了數(shù)字控制器。
　　(4)針對(duì)前述對(duì)無軸承同步磁阻電機(jī)提出的問題，研制并開發(fā)了基于DSP控制器的相應(yīng)硬件、軟件數(shù)字控制平臺(tái)，并對(duì)控制平臺(tái)