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

1、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有高速或超高速運(yùn)行下?lián)p耗低、機(jī)械強(qiáng)度高、轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)。磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)利用磁軸承與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)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(guò)一定的控制策略使轉(zhuǎn)子同時(shí)具備懸浮和旋轉(zhuǎn)功能。由于擺脫了機(jī)械軸承的限制,使得開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)突破向微型和超高速電機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸,成為能夠適應(yīng)超高速運(yùn)行場(chǎng)合的新型電機(jī),其意義較其它電機(jī)更為突出。
　　 本文針對(duì)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)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(kāi)展了深入研究。磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)解耦。論文針對(duì)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(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。針對(duì)傳統(tǒng)的磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型均忽略鐵心磁場(chǎng)飽和等非線性因素的影響,利用Ansoft磁場(chǎng)分析軟件,建立磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)樣機(jī)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(jī)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(duì)分相導(dǎo)通模式,分析了磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)功率變換系統(tǒng)的性能需求,設(shè)計(jì)了主繞組的三相不對(duì)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(dòng)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(hào)檢測(cè)器件選取原則與接口電路設(shè)計(jì)方法。針對(duì)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)采集量多、運(yùn)算量大的特點(diǎn)以及高速、高可靠的性能需求,將DSP計(jì)算能力強(qiáng)、靈活度高等優(yōu)勢(shì)與FPGA邏輯功能強(qiáng)、可并行