單繞組磁懸浮開關磁阻電動發(fā)電機控制技術研究.pdf

1、磁懸浮開關磁阻電機集磁軸承與開關磁阻電機于一體，不僅繼承了開關磁阻電機高速性、低損耗損等優(yōu)越性能，而且發(fā)揮了磁軸承無機械磨損的優(yōu)點。近年來，隨著電機理論和相關技術的不斷完善，磁懸浮開關磁阻電機在飛輪儲能、電動汽車、航空航天電源、生命科學等領域應用前景廣闊。針對傳統(tǒng)雙繞組磁懸浮開關磁阻電機功率電路復雜、繞組利用率低等缺點，探索單繞組磁懸浮開關磁阻電動發(fā)電控制策略，進一步提高電機的效率和高速穩(wěn)定性，對于拓展電機應用范圍具有重要的實際意義。<

2、br>　　本文針對單繞組磁懸浮開關磁阻電動發(fā)電機運行機理、懸浮力與電壓數(shù)學模型、電動模式下電流分配控制、發(fā)電模式勵磁優(yōu)化以及功率外電路設計等關鍵問題，在國家自然科學基金(51377074)項目資助下開展研究工作。主要研究內容如下:
　　1)對比研究了單繞組磁懸浮開關磁阻電機的結構，詳細闡述了電機的電動發(fā)電機理，分析了磁場的非線性和懸浮力轉矩的耦合性。根據(jù)等效磁路模型和電流解析法，推導得到了兩相導通的電感矩陣計算模型，結合磁場虛位移

3、原理，建立了懸浮力與端電壓數(shù)學表達式。
　　2)針對電動模式下懸浮力與轉矩的耦合影響，給出了懸浮力與轉矩的電流分配策略。詳細闡述了最小二乘支持向量機預測電流的逆系統(tǒng)模型的原理，介紹了改進的粒子群算法優(yōu)化模型超參數(shù)步驟，分析了內?？刂破鞯脑O計原則，仿真實驗表明電流分配的預測模型具有良好的解耦效果和動態(tài)響應特性。
　　3)針對發(fā)電模式下勵磁不對稱造成的電壓波動問題，提出了雙向導通下“零電壓勵磁”的勵磁模式，詳細分析了勵磁空轉的原

4、理，在此基礎上優(yōu)化計算了勵磁空轉開通角和關斷角，給出了基于Maxwell和Simplorer環(huán)境下的聯(lián)合仿真模型，驗證了所述方法可有效降低不對稱勵磁工況下輸出電壓的波動。
　　4)提出了電動發(fā)電模式共用一套功率電路的思想，重新設計了他勵半橋拓撲結構并詳細闡述了該電路的工作過程，構建了位移位置檢測電路、電流滯環(huán)與比較電路等硬件模塊，研究了DSP和CPLD的各自優(yōu)勢，并分配了DSP和CPLD組合中的控制任務，為開展高速控制及性能研究奠