無軸承永磁薄片電機建模及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、無軸承永磁薄片電機(BPMSM)是一種新型電機，不僅具有磁軸承壽命長、無需潤滑等一系列優(yōu)點，還具有永磁同步電機功率密度大、功率因數(shù)高等特點。由于無軸承永磁薄片電機的結(jié)構(gòu)簡單，在克服無軸承電機機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本高等缺點的同時還繼承了其免維護、轉(zhuǎn)速高、壽命長、無磨損、超潔凈等優(yōu)點，使無軸承永磁薄片電機在高密封性、小型化、超潔凈、低噪音、高轉(zhuǎn)速等驅(qū)動領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。特別是采用該電機的薄片轉(zhuǎn)子驅(qū)動離心泵可以實現(xiàn)液體無接觸、無污染

2、傳輸，對于解決生命科學(xué)、半導(dǎo)體加工等行業(yè)潔凈液體傳輸難題具有重要實用價值，對我國生物科學(xué)技術(shù)、醫(yī)藥工程、半導(dǎo)體工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
　　 本論文對無軸承永磁薄片電機數(shù)學(xué)模型和控制系統(tǒng)作了較為深入研究。按照從理論到實踐的先后順序，主要分為以下幾個方面:
　　 首先，介紹了無軸承永磁薄片電機的研究背景、應(yīng)用領(lǐng)域、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)，在闡述無軸承永磁薄片電機工作原理與相關(guān)數(shù)學(xué)矢量方程的基礎(chǔ)上，分析了

3、該電機氣隙中磁通密度諧波的主要產(chǎn)生原因，并在解析磁通密度諧波成分的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了該電機薄片轉(zhuǎn)子的精確徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型;然后將磁通密度諧波數(shù)據(jù)分析結(jié)果代入數(shù)學(xué)模型中計算出徑向懸浮力與電機Ansoft有限元模型的徑向懸浮力分析結(jié)果進行對比，驗證所建立懸浮力數(shù)學(xué)模型的正確性與精確性。
　　 其次，給出了無軸承永磁薄片電機的機械結(jié)構(gòu)剖面圖，對電機各個組成部分的安裝位置與功能進行了詳細闡述，并組裝了無軸承永磁薄片電機試驗樣機;根據(jù)樣機的功

4、能要求及經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)設(shè)計了無軸承永磁薄片電機控制系統(tǒng)硬件電路，選擇了相應(yīng)的系統(tǒng)控制策略;然后根據(jù)所選擇的控制策略基于程序開發(fā)工具CCS3.1開發(fā)了控制系統(tǒng)軟件;為了使試驗平臺調(diào)試方便，基于MicrosoftVisualBasic6.0開發(fā)了上位機人機交互控制界面。
　　 最后，通過人機交互控制界面實時在線修改控制系統(tǒng)參數(shù)，對無軸承永磁薄片電機控制系統(tǒng)進行了試驗驗證，給出了各個試驗調(diào)試部分的試驗波形，并對試驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析，驗證