基于DSP的無(wú)軸承異步電機(jī)解耦控制的研究.pdf

1、近30年發(fā)展起來(lái)的無(wú)軸承異步電機(jī)利用磁場(chǎng)力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子在空間穩(wěn)定的懸浮,同時(shí)具備驅(qū)動(dòng)和自懸浮能力,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子和定子之間沒(méi)有任何的機(jī)械接觸。正是由于無(wú)軸承異步電機(jī)無(wú)需獨(dú)立的徑向磁軸承的支撐、可靠性高、可微型化等特點(diǎn),在數(shù)控銑床高速電主軸、高速電機(jī)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用;同時(shí),因其無(wú)需獨(dú)立的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、磁懸浮功耗降低,在飛輪儲(chǔ)能、生物、化學(xué)、醫(yī)療、核能等領(lǐng)域也有非常廣闊的應(yīng)用前景。因此對(duì)于無(wú)軸承異步電機(jī)的研究有深遠(yuǎn)意義和實(shí)用價(jià)值。
　　

2、 本文在分析無(wú)軸承異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理的基礎(chǔ)上建立了無(wú)軸承異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的SVPWM控制理論,進(jìn)行了無(wú)軸承異步電機(jī)的仿真研究,并進(jìn)一步研究了基于電壓空間矢量的直接轉(zhuǎn)差線性控制的方法,提高了無(wú)軸承異步電機(jī)的運(yùn)行效果,最后建立數(shù)字系統(tǒng)。主要研究工作如下:
　　 (1)根據(jù)無(wú)軸承異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理,建立了無(wú)軸承異步電機(jī)的完備的數(shù)學(xué)模型,參考普通異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)方法,從電感系數(shù)矩陣出發(fā),得到

3、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)基本方程式、可控徑向懸浮力基本方程式、轉(zhuǎn)子發(fā)生偏心位移時(shí)不平衡徑向磁拉力公式及轉(zhuǎn)子懸浮系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程,從而為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的方便。
　　 (2)針對(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)在轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮力之間存在的強(qiáng)耦合性,提出了基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的SVPWM控制方法,大大減少了電機(jī)的諧波損耗,降低了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),使電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行,在此基礎(chǔ)上采用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制,實(shí)現(xiàn)了無(wú)軸承異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力之間的解耦控制。利用MATLAB搭建了仿

4、真模型,為數(shù)字控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　 (3)進(jìn)一步提出了基于電壓空間矢量的直接轉(zhuǎn)差線性控制的方法,相比于傳統(tǒng)的控制方法,增強(qiáng)了直流母線電壓的利用率,減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)差角速度的直接控制,不含坐標(biāo)變換,無(wú)電流環(huán),只需辨識(shí)定子磁鏈,使電機(jī)的運(yùn)行更加平穩(wěn),具有較好的靜、動(dòng)態(tài)特性。詳細(xì)介紹了其實(shí)現(xiàn)原理并利用MATLAB搭建了仿真模型,為數(shù)字控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　 (4)基于TI公司的TMS320F281