無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)性能仿真及控制研究.pdf

1、無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)(BSRM)集磁軸承與開關(guān)磁阻電機(jī)于一身，利用磁軸承與開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）定子繞組的相似性，把產(chǎn)生懸浮力的繞組和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩力的繞組都疊壓在定子上，通過一定的控制策略適時(shí)調(diào)整各繞組中的電流，從而產(chǎn)生使電機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮和旋轉(zhuǎn)的力。既保留了普通開關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，又避免了機(jī)械軸承的缺點(diǎn)，更適合于高速運(yùn)行，同樣適合小型乃至超小型結(jié)構(gòu)。目前，無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)是國內(nèi)外學(xué)者研究的前沿?zé)狳c(diǎn)課題，本課題開展對(duì)其控制策略的研究，可以為該

2、項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和完善做一些基礎(chǔ)性工作。同時(shí)，也可以為從事相關(guān)課題研究的學(xué)者和本課題組正在進(jìn)行的無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)相關(guān)理論研究提供一定的參考。
　　本研究屬于國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目。首先介紹了BSRM的發(fā)展現(xiàn)狀，然后在給出BSRM結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地闡述了其懸浮工作原理，并根據(jù)前人的文獻(xiàn)分析了數(shù)學(xué)模型，為隨后的有限元分析和控制方法設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。然后，利用JMAG有限元分析軟件建立了BSRM的有限元模型，根據(jù)仿真出的結(jié)果，對(duì)

3、電機(jī)徑向力和電磁轉(zhuǎn)矩受相關(guān)參數(shù)的影響情況進(jìn)行了深入的研究。同時(shí)，本文還探討了電機(jī)繞組電流飽和時(shí)，徑向力和電磁轉(zhuǎn)矩的靜態(tài)特性。然后，在MATLAB-Simulink中使用逆系統(tǒng)算法對(duì)BSRM的懸浮進(jìn)行了仿真分析。最后概述了BSRM的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，包括硬件部分和軟件部分。設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812DSP主繞組控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)單介紹了包括樣機(jī)的改造、主繞組和副繞組功率變換器電路、位置檢測(cè)電路、位移檢測(cè)電路和保護(hù)電路等。而軟件部分主要介