【摘 要】
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无轴承同步磁阻电机是在同步磁阻电机基础上进行无轴承化得到的一种性能优异的特种电机,其具有转子无永磁体、结构简单、成本低廉、具有较低的反电动势,而且可以实现很高的转子
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无轴承同步磁阻电机是在同步磁阻电机基础上进行无轴承化得到的一种性能优异的特种电机,其具有转子无永磁体、结构简单、成本低廉、具有较低的反电动势,而且可以实现很高的转子凸极比等优点。相比于其它种类的无轴承电机,其更容易实现高速、高转矩密度和低损耗运行,更适合应用于高速高精度场合。因此研究无轴承同步磁阻电机控制技术具有重要的科研价值与工程意义。 本文在国家自然科学基金项目(60974053)、江苏省自然科学基金项目(BK2009204)等资助下,对无轴承同步磁阻电机解耦控制、高速抗干扰运行、数字控制离散化建模及其控制器设计等方面展开了一定研究。其主体内容如下: (1)本文采用转矩绕组气隙磁链在两相静止坐标上的观测模型来实现解耦,可使无轴承同步磁阻电机转矩与悬浮力不受解耦结构限制进行独立灵活控制。针对一种适合电机高速运行时转矩绕组气隙磁链电压观测模型进行了优化,实现了一种不受温度变化影响的无轴承同步磁阻电机精确解耦独立控制策略。 (2)无轴承同步磁阻电机属于高速电机,而使用高速电机的场合对控制系统可靠性要求极高。本文提出了一种在标准矢量控制其础上,不增加任何设备便能极易实现无轴承同步磁阻电机在供电电压大范围波动、转子测量位置存在一定误差的情况下,仍能实现稳定、高速运行的控制策略。本文详细介绍了这一控制策略,并成功进行了实验验证。 (3)电机的数字控制因其相比于模拟量控制更具灵活性等优点而得到了广泛的应用,但其引入数字控制后会引入新的环节,并且控制对象零极点分布、频率特性等固有特性会随数字控制器开关频率及数据处理方式不同而发生变化。而无轴承电机径向位移都是在μm级,变化范围很小,其对控制器精度要求很高。本文主要针对无轴承同步磁阻电机模拟量控制器改为数字控制器后,带来的问题进行了较深入分析,并利用MATLAB的SISOTOOL工具针对其常用一拍滞后方式控制重新设计了数字控制器。 (4)针对前述对无轴承同步磁阻电机提出的问题,研制并开发了基于DSP控制器的相应硬件、软件数字控制平台,并对控制平台有效性进行了相关试验验证。
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