無軸承同步磁阻電機無傳感器檢測及控制研究.pdf

1、無軸承同步磁阻電機(BSRM)是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)異的特種電機。BSRM不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、轉(zhuǎn)子上無永磁體或勵磁繞組、成本低廉等同步磁阻電機的優(yōu)點，同時還具有無摩擦、無需潤滑、無污染、壽命長等磁軸承的優(yōu)良特性。對比于其它種類的無軸承電機，因為無軸承同步磁阻電機能夠獲得更高的轉(zhuǎn)子凸極比，容易獲得更高的轉(zhuǎn)速與更高的轉(zhuǎn)矩密度，故愈發(fā)適用于如航空航天、國防軍事等高速高新的場合或領(lǐng)域，因此無軸承同步磁阻電機具有廣闊的應(yīng)用前景與豐富的研究價

2、值。
　　本論文在國家自然科學(xué)基金(60974053)和江蘇省“333工程”等資助項目的支持下，對二自由度無軸承同步磁阻電機的基本結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型、無速度傳感器自檢測技術(shù)、無位移傳感器自檢測技術(shù)、數(shù)字控制系統(tǒng)以及實驗平臺進行了詳細(xì)深入的研究與分析。論文的主要工作內(nèi)容如下：
　　首先，詳細(xì)描述了無軸承電機的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀、未來發(fā)展趨勢與應(yīng)用前景。之后，介紹了無軸承同步磁阻電機的電磁轉(zhuǎn)矩與徑向懸浮力的產(chǎn)生原理，最后根據(jù)磁路原理

3、推導(dǎo)出無軸承同步磁阻電機的轉(zhuǎn)矩子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以及依據(jù)磁場虛位移法推導(dǎo)出電機的徑向懸浮力子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　其次，介紹了鎖相環(huán)技術(shù)(PLL)，并將其應(yīng)用于無軸承同步磁阻電機中，提出了一種基于鎖相環(huán)的無軸承同步磁阻電機無速度傳感器自檢測技術(shù)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計出無軸承同步磁阻電機無速度傳感器，并搭建出電機轉(zhuǎn)速自檢測的控制系統(tǒng)，最后通過仿真與實驗研究對系統(tǒng)的可行性進行分析驗證。從所得出的結(jié)論可知，該系統(tǒng)確實具有準(zhǔn)確推算出電機轉(zhuǎn)子位置或角

4、速度的能力，且控制系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力。
　　再次，對無軸承同步磁阻電機的電感矩陣模型進行深入研究，并運用Ansoft有限元分析仿真軟件驗證之前推導(dǎo)出來的電機徑向懸浮力子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的正確性。最后依據(jù)電機定子中兩套繞組的電感與轉(zhuǎn)子徑向位移之間的關(guān)系，探索出無軸承同步磁阻電機無位移傳感器自檢測的方法，搭建出電機無位移傳感器的仿真模型，并在環(huán)境中對其進行仿真研究，驗證該方法的正確性與可靠性。Matlab/Simulink環(huán)境中對其