磁懸浮開關(guān)磁阻電機麥克斯韋應力模型及其解耦控制研究.pdf

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

2、進的數(shù)學模型不僅考慮了電機徑向懸浮力間的耦合,而且考慮了電機的磁飽和問題。并且,通過有限元分析軟件分析驗證了改進的數(shù)學模型的正確性和優(yōu)越性。
　　 同時,針對傳統(tǒng)單相輪流導通控制策略下磁懸浮開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)矩和懸浮力的非線性強耦合特性,本文基于改進的電機數(shù)學模型,提出了一種新型電機解耦控制策略。通過合理設置主繞組和懸浮繞組的導通區(qū)間,實現(xiàn)了平均轉(zhuǎn)矩和懸浮力的獨立解耦控制。通過有限元分析聯(lián)合仿真,分別驗證了控制策略的獨立解耦特性和穩(wěn)

3、態(tài)運行的可行性。并針對磁懸浮開關(guān)磁阻電機參數(shù)的動態(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關(guān)磁阻電機獨立解耦控制系統(tǒng)中,設計了徑向位移和轉(zhuǎn)速模糊控制器。
　　 最后,以12/8極結(jié)構(gòu)的磁懸浮開關(guān)磁阻電機樣機為對象,設計了硬件控制平臺。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)動控制電路,數(shù)字控制電路,各個檢測電路及其調(diào)理電路。并基于dSPACE半實物仿真平臺并完成了基礎實驗,證明了所提出的控