無(wú)速度傳感器的無(wú)軸承異步電機(jī)定子磁場(chǎng)定向控制的研究.pdf

1、無(wú)軸承電機(jī)是一種集驅(qū)動(dòng)和自懸浮功能于一體的新型磁懸浮電機(jī)。與傳統(tǒng)磁懸浮電機(jī)懸浮機(jī)理不同，它利用磁軸承結(jié)構(gòu)和交流電機(jī)定子結(jié)構(gòu)的相似性，把電樞繞組和懸浮控制繞組共同繞制在電機(jī)的定子上，利用懸浮繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)改變電機(jī)內(nèi)氣隙磁場(chǎng)的分布，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的懸浮工作。該電機(jī)自20世紀(jì)90年代提出以來(lái)，目前已逐步成為交流電機(jī)領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。 無(wú)軸承異步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合、非線(xiàn)性多變量復(fù)雜系統(tǒng)，本文重點(diǎn)研究了無(wú)軸承異步電機(jī)的基礎(chǔ)理論，建立了數(shù)

2、學(xué)模型，研究了基于磁場(chǎng)定向的無(wú)軸承異步電機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)的無(wú)速度傳感器技術(shù)進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了數(shù)字控制系統(tǒng)，具體內(nèi)容為： 首先，介紹了無(wú)軸承異步電機(jī)徑向懸浮力的產(chǎn)生原理，推導(dǎo)了徑向懸浮力和電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力之間的耦合特性，提出了無(wú)軸承異步電機(jī)的定子磁場(chǎng)定向控制的解耦方法，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)磁鏈觀測(cè)器，低速時(shí)工作于I—ω法轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)模型，高速時(shí)工作于U—I模型，實(shí)現(xiàn)了全速范圍內(nèi)的磁鏈觀測(cè)。對(duì)

3、于懸浮繞組采用了懸浮力反饋控制系統(tǒng)，將從位置PID控制器得到的徑向懸浮力和由偏心引起的單邊磁拉力反饋結(jié)合起來(lái)，得到實(shí)際作用的徑向控制力。對(duì)于徑向力繞組采用了d軸電流直接求解的控制策略。利用Matlab/simulink工具對(duì)這種控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。仿真實(shí)驗(yàn)表明這種控制系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮，而且基本實(shí)現(xiàn)了徑向懸浮力和旋轉(zhuǎn)力矩之間的解耦。 其次，提出了一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的無(wú)軸承異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，構(gòu)成了無(wú)速度傳感器無(wú)