單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制技術(shù)研究.pdf

1、磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)集磁軸承與開關(guān)磁阻電機(jī)于一體，不僅繼承了開關(guān)磁阻電機(jī)高速性、低損耗損等優(yōu)越性能，而且發(fā)揮了磁軸承無(wú)機(jī)械磨損的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著電機(jī)理論和相關(guān)技術(shù)的不斷完善，磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)在飛輪儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、航空航天電源、生命科學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。針對(duì)傳統(tǒng)雙繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)功率電路復(fù)雜、繞組利用率低等缺點(diǎn)，探索單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電動(dòng)發(fā)電控制策略，進(jìn)一步提高電機(jī)的效率和高速穩(wěn)定性，對(duì)于拓展電機(jī)應(yīng)用范圍具有重要的實(shí)際意義。<

2、br>　　本文針對(duì)單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行機(jī)理、懸浮力與電壓數(shù)學(xué)模型、電動(dòng)模式下電流分配控制、發(fā)電模式勵(lì)磁優(yōu)化以及功率外電路設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問(wèn)題，在國(guó)家自然科學(xué)基金(51377074)項(xiàng)目資助下開展研究工作。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1)對(duì)比研究了單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡述了電機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)理，分析了磁場(chǎng)的非線性和懸浮力轉(zhuǎn)矩的耦合性。根據(jù)等效磁路模型和電流解析法，推導(dǎo)得到了兩相導(dǎo)通的電感矩陣計(jì)算模型，結(jié)合磁場(chǎng)虛位移

3、原理，建立了懸浮力與端電壓數(shù)學(xué)表達(dá)式。
　　2)針對(duì)電動(dòng)模式下懸浮力與轉(zhuǎn)矩的耦合影響，給出了懸浮力與轉(zhuǎn)矩的電流分配策略。詳細(xì)闡述了最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測(cè)電流的逆系統(tǒng)模型的原理，介紹了改進(jìn)的粒子群算法優(yōu)化模型超參數(shù)步驟，分析了內(nèi)?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)原則，仿真實(shí)驗(yàn)表明電流分配的預(yù)測(cè)模型具有良好的解耦效果和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
　　3)針對(duì)發(fā)電模式下勵(lì)磁不對(duì)稱造成的電壓波動(dòng)問(wèn)題，提出了雙向?qū)ㄏ隆傲汶妷簞?lì)磁”的勵(lì)磁模式，詳細(xì)分析了勵(lì)磁空轉(zhuǎn)的原

4、理，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化計(jì)算了勵(lì)磁空轉(zhuǎn)開通角和關(guān)斷角，給出了基于Maxwell和Simplorer環(huán)境下的聯(lián)合仿真模型，驗(yàn)證了所述方法可有效降低不對(duì)稱勵(lì)磁工況下輸出電壓的波動(dòng)。
　　4)提出了電動(dòng)發(fā)電模式共用一套功率電路的思想，重新設(shè)計(jì)了他勵(lì)半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并詳細(xì)闡述了該電路的工作過(guò)程，構(gòu)建了位移位置檢測(cè)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(shì)，并分配了DSP和CPLD組合中的控制任務(wù)，為開展高速控制及性能研究奠