無軸承永磁同步電機(jī)通用數(shù)學(xué)模型及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、無軸承永磁同步電機(jī)是一種結(jié)合了磁懸浮技術(shù)并集永磁同步電機(jī)優(yōu)良特性于一體的新型電機(jī)。因此，其既具有永磁同步電機(jī)固有特征:高功率、高能量密度、高功率因素;同時(shí)兼具磁懸浮軸承優(yōu)異性能:無摩擦、無需潤(rùn)滑、免維護(hù)、壽命長(zhǎng)。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等有了重大突破，進(jìn)而推動(dòng)無軸承永磁同步電機(jī)相關(guān)理論得到極大豐富、相關(guān)技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步。在密封泵、高速精密機(jī)械加工、航空航天、飛輪儲(chǔ)能、生命科學(xué)、真空

2、技術(shù)等領(lǐng)域均具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文在江蘇省“青藍(lán)工程”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和江蘇省“333工程”資助項(xiàng)目的支持下，對(duì)無軸承永磁同步電機(jī)的通用數(shù)學(xué)模型、基于指令電流定位的控制方法、數(shù)字控制系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了深入的理論分析。論文主要內(nèi)容包括:
　　首先，詳細(xì)介紹了無軸承電機(jī)研究的歷史背景、闡述了無軸承電機(jī)的研究現(xiàn)狀、未來發(fā)展趨勢(shì)、及應(yīng)用前景。同時(shí)，詳細(xì)闡明了無軸承永磁同步電機(jī)懸浮原理并應(yīng)用機(jī)械/電氣坐標(biāo)變換方法分析了基于不同極對(duì)

3、數(shù)組合狀態(tài)下無軸承永磁同步電機(jī)兩套定子繞組磁鏈之間的耦合關(guān)系。運(yùn)用以上分析結(jié)論，推導(dǎo)了無軸承永磁同步電機(jī)的通用數(shù)學(xué)模型，此數(shù)學(xué)模型為無軸承永磁同步電機(jī)仿真及實(shí)驗(yàn)研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　其次，詳細(xì)分析了采用指令電流控制以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確初始定位所需滿足的充要條件。闡述了在轉(zhuǎn)子初始定位過程中如何合理確定定位步距角以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)定位相序的控制目標(biāo)。分別給出了定位步距角為60°和120°的定位角圖，定位相序?yàn)?20°→240°→360°時(shí)轉(zhuǎn)子受

4、力分析及運(yùn)動(dòng)軌跡圖。并在無軸承永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了六步定位及三步定位的空載定位實(shí)驗(yàn)，同時(shí)給出了相關(guān)實(shí)驗(yàn)波形。
　　再次，基于無軸承永磁同步電機(jī)的控制策略設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具體包括硬件和軟件兩個(gè)方面:硬件方面主要對(duì)DSP2812最小系統(tǒng)板、功率驅(qū)動(dòng)板、接口電路進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)，軟件方面給出了軟件流程圖和控制系統(tǒng)實(shí)物圖。
　　最后，對(duì)表貼式無軸承永磁同步電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試及相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，通過具體的