無軸承同步磁阻電機理論及其數(shù)字控制研究.pdf

1、無軸承同步磁阻電機是在同步磁阻電機基礎上進行無軸承化得到的一種性能優(yōu)異的特種電機，其具有轉(zhuǎn)子無永磁體、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、具有較低的反電動勢，而且可以實現(xiàn)很高的轉(zhuǎn)子凸極比等優(yōu)點。相比于其它種類的無軸承電機，其更容易實現(xiàn)高速、高轉(zhuǎn)矩密度和低損耗運行，更適合應用于高速高精度場合。因此研究無軸承同步磁阻電機控制技術(shù)具有重要的科研價值與工程意義。
　　本文在國家自然科學基金項目(60974053)、江蘇省自然科學基金項目(BK200920

2、4)等資助下，對無軸承同步磁阻電機解耦控制、高速抗干擾運行、數(shù)字控制離散化建模及其控制器設計等方面展開了一定研究。其主體內(nèi)容如下:
　　(1)本文采用轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁鏈在兩相靜止坐標上的觀測模型來實現(xiàn)解耦，可使無軸承同步磁阻電機轉(zhuǎn)矩與懸浮力不受解耦結(jié)構(gòu)限制進行獨立靈活控制。針對一種適合電機高速運行時轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁鏈電壓觀測模型進行了優(yōu)化，實現(xiàn)了一種不受溫度變化影響的無軸承同步磁阻電機精確解耦獨立控制策略。
　　(2)無軸承同步

3、磁阻電機屬于高速電機，而使用高速電機的場合對控制系統(tǒng)可靠性要求極高。本文提出了一種在標準矢量控制其礎上，不增加任何設備便能極易實現(xiàn)無軸承同步磁阻電機在供電電壓大范圍波動、轉(zhuǎn)子測量位置存在一定誤差的情況下，仍能實現(xiàn)穩(wěn)定、高速運行的控制策略。本文詳細介紹了這一控制策略，并成功進行了實驗驗證。
　　(3)電機的數(shù)字控制因其相比于模擬量控制更具靈活性等優(yōu)點而得到了廣泛的應用，但其引入數(shù)字控制后會引入新的環(huán)節(jié)，并且控制對象零極點分布、頻率特

4、性等固有特性會隨數(shù)字控制器開關(guān)頻率及數(shù)據(jù)處理方式不同而發(fā)生變化。而無軸承電機徑向位移都是在μm級，變化范圍很小，其對控制器精度要求很高。本文主要針對無軸承同步磁阻電機模擬量控制器改為數(shù)字控制器后，帶來的問題進行了較深入分析，并利用MATLAB的SISOTOOL工具針對其常用一拍滯后方式控制重新設計了數(shù)字控制器。
　　(4)針對前述對無軸承同步磁阻電機提出的問題，研制并開發(fā)了基于DSP控制器的相應硬件、軟件數(shù)字控制平臺，并對控制平臺