【摘 要】
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离心风机是一种用来通风排尘、冷却烘干、充气引风的设备,在建筑工程、矿井隧道施工等行业有着非常广泛的用途。在严酷工作环境中,它不仅保证了工人的正常工作效率,也保障了员工的生命健康安全。但是离心风机由于其体积庞大,噪音过高,耗能严重等问题,也给工作生产造成了诸多不便。电机作为离心风机中的核心部件,是影响离心风机发展和应用的关键。磁悬浮开关磁阻电机（Bearingless switched reluct
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离心风机是一种用来通风排尘、冷却烘干、充气引风的设备,在建筑工程、矿井隧道施工等行业有着非常广泛的用途。在严酷工作环境中,它不仅保证了工人的正常工作效率,也保障了员工的生命健康安全。但是离心风机由于其体积庞大,噪音过高,耗能严重等问题,也给工作生产造成了诸多不便。电机作为离心风机中的核心部件,是影响离心风机发展和应用的关键。磁悬浮开关磁阻电机（Bearingless switched reluctance motor,BSRM）将磁悬浮技术和开关磁阻电机相结合,使电机在拥有结构简单、无机械摩擦损耗、噪音小等优点的基础上,还缩小了电机体积,提高了临界转速。但是BSRM存在的转矩和悬浮力脉动较大、耦合情况较强的问题,是制约此电机大规模应用的关键。所以,本文主要研究离心风机用BSRM的控制策略,以解决电机转矩和悬浮力的脉动与互相耦合的问题。首先,本文选定12/8极单绕组BSRM作为课题研究对象,对其悬浮力和转矩产生机理和电机工作原理进行叙述,并运用虚位移法,推导电机双相导通情况下的悬浮力和转矩数学模型。对单绕组BSRM进行电机本体设计,给出电机主体尺寸、绕组参数和基本尺寸的计算表达式,确定了电机本体的各个数据。利用Ansys软件对电机进行有限元仿真,根据仿真出的电磁特性和悬浮特性等结果,检验电机本体参数设计的合理性。然后,为了解决BSRM悬浮力和转矩存在的脉动较大、互相耦合严重等问题,本文提出了一种直接瞬时转矩和直接悬浮力控制（Direct instantaneous torque control＆Direct force control,DITC＆DFC）策略,并基于等效合成电压的规则,给出了电机绕组电压符号选择表,在控制上实现了悬浮力和转矩的解耦,减小了二者的脉动。简述了作为对比分析的直接转矩和直接悬浮力控制（Direct torque control＆Direct force control,DTC＆DFC）策略的原理,并运用Matlab软件,搭建了两种控制策略的Simulink仿真模型,分析了模型构建机制。根据仿真结果,对比验证了DITC＆DFC控制策略,在抑制转矩与悬浮力脉动以及解耦性能等方面的优越性。最后,搭建电机硬件实验控制平台。主要包括对数字控制系统硬件电路的设计和器件的选型、基于电流斩波控制策略的软件程序设计。之后进行实验分析,对电机硬件电路和软件程序设计的可行性进行检验。
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