無軸承異步電機基礎理論與實驗研究.pdf

1、無軸承異步電機具備異步電機和磁軸承的特點，既可產生驅動負載的電磁轉矩，又能產生支承轉子的徑向懸浮力，使轉子實現(xiàn)無機械接觸旋轉。近幾年來，無軸承電機已應用到高速機床電主軸、渦流分子泵、壓縮機、人工心臟泵和計算機硬盤驅動等特殊傳動領域，給很多難以實現(xiàn)的電氣傳動提供了實現(xiàn)途徑。 無軸承異步電機是一個強耦合、非線性多變量復雜系統(tǒng)，本文重點開展了無軸承異步電機的基礎理論和實驗研究，建立了無軸承異步電機的數(shù)學模型，研究了基于磁場定向的無軸承

2、異步電機控制系統(tǒng)，對無軸承異步電機的無速度傳感器技術進行了研究，設計了數(shù)字控制系統(tǒng)，具體內容： 首先，介紹了無軸承異步電機徑向懸浮力的產生原理，推導了徑向懸浮力和電機旋轉部分的數(shù)學模型，懸浮原理及模型的準確性通過有限元電磁場分析軟件ANSYS得到了驗證。針對電機電磁轉矩和徑向懸浮力之間的耦合特性，分析了無軸承異步電機的轉子磁場定向和氣隙磁場定向矢量控制系統(tǒng)，利用 Matlab/Simulink工具箱對兩種控制系統(tǒng)進行了仿真，仿真

3、試驗表明兩個控制系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)轉子穩(wěn)定懸浮，而且基本實現(xiàn)了徑向懸浮力和旋轉力矩之間的解耦，并根據(jù)仿真結果對兩種磁場定向控制進行了比較分析。 其次，提出了一種基于模型參考自適應(MRAS)的無軸承異步電機轉子轉速估算方法，并推導了轉速估算公式，構成了無速度傳感器無軸承異步電機轉子磁場定向控制系統(tǒng)。利用Matlab/Simulink建立了仿真模型，并做了各種轉速下的仿真，通過仿真驗證了該控制系統(tǒng)具有較好的性能。 最后，基于