磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)麥克斯韋應(yīng)力模型及其解耦控制研究.pdf

1、磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是利用磁軸承和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子結(jié)構(gòu)上的相似性,將懸浮繞組疊繞在開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子中,使其同時(shí)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和自懸浮功能。磁懸浮技術(shù)的引入不僅可以充分發(fā)揮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的高速適應(yīng)性,而且可以改善其固有的震動(dòng)和噪聲。此外,磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用,也為開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)、航空航天、混合動(dòng)力汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
　　 本文基于麥克斯韋應(yīng)力法,在最大限度按照磁通路徑精確選取積分路經(jīng)基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了電機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩和懸浮力,改

2、進(jìn)的數(shù)學(xué)模型不僅考慮了電機(jī)徑向懸浮力間的耦合,而且考慮了電機(jī)的磁飽和問(wèn)題。并且,通過(guò)有限元分析軟件分析驗(yàn)證了改進(jìn)的數(shù)學(xué)模型的正確性和優(yōu)越性。
　　 同時(shí),針對(duì)傳統(tǒng)單相輪流導(dǎo)通控制策略下磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩和懸浮力的非線性強(qiáng)耦合特性,本文基于改進(jìn)的電機(jī)數(shù)學(xué)模型,提出了一種新型電機(jī)解耦控制策略。通過(guò)合理設(shè)置主繞組和懸浮繞組的導(dǎo)通區(qū)間,實(shí)現(xiàn)了平均轉(zhuǎn)矩和懸浮力的獨(dú)立解耦控制。通過(guò)有限元分析聯(lián)合仿真,分別驗(yàn)證了控制策略的獨(dú)立解耦特性和穩(wěn)

3、態(tài)運(yùn)行的可行性。并針對(duì)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)參數(shù)的動(dòng)態(tài)不確定性,及控制系統(tǒng)魯棒性差等局限性,本文將模糊控制理論引入到磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)獨(dú)立解耦控制系統(tǒng)中,設(shè)計(jì)了徑向位移和轉(zhuǎn)速模糊控制器。
　　 最后,以12/8極結(jié)構(gòu)的磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)樣機(jī)為對(duì)象,設(shè)計(jì)了硬件控制平臺(tái)。包括主繞組和懸浮繞組功率變換電路及器件選型,功率驅(qū)動(dòng)控制電路,數(shù)字控制電路,各個(gè)檢測(cè)電路及其調(diào)理電路。并基于dSPACE半實(shí)物仿真平臺(tái)并完成了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),證明了所提出的控