直接轉(zhuǎn)矩控制在無軸承無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用.pdf

1、無軸承無刷直流電機(jī)是集無刷直流電機(jī)與磁軸承于一體的新型電機(jī)。它在繼承無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，效率較高，高效區(qū)域大，轉(zhuǎn)矩密度高，功率因數(shù)接近1等優(yōu)點(diǎn)上，又可實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定的懸浮控制。無軸承無刷直流電機(jī)與其他無軸承電機(jī)相比，具有軸向空間更短，臨界轉(zhuǎn)速更高等諸多優(yōu)點(diǎn)。并且由于電機(jī)懸浮是以電動(dòng)機(jī)本身的旋轉(zhuǎn)磁場為偏置磁場，所以磁懸浮功耗較小，具有節(jié)能質(zhì)優(yōu)的優(yōu)點(diǎn)，使其成為目前高速傳動(dòng)領(lǐng)域中一個(gè)新的研究方向。
　　 直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC

2、)，在正弦波控制電機(jī)方面已獲得成功應(yīng)用，近年來在無刷直流電機(jī)上也取得了一定的突破。直接轉(zhuǎn)矩控制是控制方法與電動(dòng)機(jī)模型的綜合，這種方法實(shí)現(xiàn)電機(jī)的自然解耦并且大幅提高了電機(jī)的動(dòng)、靜態(tài)性能，這方面的研究已是現(xiàn)代電機(jī)控制中的一個(gè)主要方向。但是由于該方法轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，所以不可以直接應(yīng)用到無軸承電機(jī)控制中，要想在無軸承無刷直流電機(jī)中應(yīng)用直接轉(zhuǎn)矩控制，首先需要解決其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過大的問題。
　　 本文首先分析無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，建立無軸承無刷

3、直流電機(jī)懸浮控制的理論基礎(chǔ)，然后推導(dǎo)出無軸承無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，包括轉(zhuǎn)矩控制部分和懸浮力控制部分;其次，基于DSVM控制方法推導(dǎo)出復(fù)合層次任意扇區(qū)細(xì)分型的直接轉(zhuǎn)矩控制方法(MRDSVM-DTC)，并將其運(yùn)用在無軸承無刷直流電機(jī)中。這種方法可以根據(jù)系統(tǒng)要求生成多層次及細(xì)化扇區(qū)的矢量表，并選擇最佳的控制矢量以取得最好的控制效果;再次，設(shè)計(jì)閉環(huán)直接懸浮力控制方法，并且針對無軸承無刷直流電機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。該方法提升懸浮控制力響應(yīng)的速度和精

4、度，使得控制更為簡潔，使用更為高效;然后，針對無軸承無刷直流電機(jī)懸浮控制器的參數(shù)選擇，提出結(jié)合自適應(yīng)遺傳算法的最優(yōu)參數(shù)迭代計(jì)算;最后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)無軸承無刷直流電機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)。在Matlab/Simulink平臺(tái)上建立結(jié)合復(fù)合層次任意扇區(qū)細(xì)分型直接轉(zhuǎn)矩控制、閉環(huán)直接懸浮力控制及自適應(yīng)遺傳算法的無軸承無刷直流電機(jī)仿真，仿真結(jié)果表明MRDSVM-DTC能夠明顯抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，電流畸變嚴(yán)重等一系列缺點(diǎn)，能夠有效改善電機(jī)的動(dòng)靜態(tài)控制性能。并且閉