磁懸浮開關(guān)磁阻電機分相控制模型及其高速數(shù)字系統(tǒng)研究.pdf

1、開關(guān)磁阻電機具有高速或超高速運行下?lián)p耗低、機械強度高、轉(zhuǎn)矩大等特點。磁懸浮開關(guān)磁阻電機利用磁軸承與開關(guān)磁阻電機定子繞組的相似性,在原有定子繞組上直接附加一套懸浮繞組,通過一定的控制策略使轉(zhuǎn)子同時具備懸浮和旋轉(zhuǎn)功能。由于擺脫了機械軸承的限制,使得開關(guān)磁阻電機突破向微型和超高速電機領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸,成為能夠適應(yīng)超高速運行場合的新型電機,其意義較其它電機更為突出。
　　 本文針對磁懸浮開關(guān)磁阻電機基本模型、磁飽和特性和高速數(shù)字控制系統(tǒng)等

2、一系列關(guān)鍵理論與技術(shù),開展了深入研究。磁懸浮開關(guān)磁阻電機通常采用單相導(dǎo)通控制模式。其轉(zhuǎn)矩與懸浮力之間呈復(fù)雜的非線性耦合關(guān)系,難以實現(xiàn)動態(tài)解耦。論文針對這一難題,采用分相導(dǎo)通解耦控制策略,構(gòu)建了分相導(dǎo)通周期內(nèi)的轉(zhuǎn)矩和懸浮力解耦數(shù)學(xué)模型,并基于有限元方法驗證了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。針對傳統(tǒng)的磁懸浮開關(guān)磁阻電機數(shù)學(xué)模型均忽略鐵心磁場飽和等非線性因素的影響,利用Ansoft磁場分析軟件,建立磁懸浮開關(guān)磁阻電機樣機的磁飽和仿真模型,分析了單相導(dǎo)通和分

3、相導(dǎo)通控制模式下的電機磁飽和特性,給出了懸浮力與磁飽和特性的定量關(guān)系。針對分相導(dǎo)通模式,分析了磁懸浮開關(guān)磁阻電機功率變換系統(tǒng)的性能需求,設(shè)計了主繞組的三相不對稱半橋功率變換器與副繞組的三相四橋臂功率變換器,給出了驅(qū)動器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及相關(guān)的元件參數(shù),給出了主要信號檢測器件選取原則與接口電路設(shè)計方法。針對磁懸浮開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)采集量多、運算量大的特點以及高速、高可靠的性能需求,將DSP計算能力強、靈活度高等優(yōu)勢與FPGA邏輯功能強、可并行