文档介绍：江苏大学
博士学位论文
新型双绕组磁悬浮开关磁阻发电机及其控制系统研究
姓名:周云红
申请学位级别:博士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:孙玉坤
2012-06-09
摘要磁悬浮开关磁阻电机具有磁轴承电机的优点,并且还兼有轴向利用率高、体积小和功耗低的特点。作为发电机运行时,可以将无轴承技术与开关磁阻发电机技术结合起来,克服传统机械支承方式的机械磨损和摩擦损耗,同时发电电流为直流脉动电流,在电动汽车、电力工程等领域有广阔的应用前景,尤其适用于可再生能源的动量补偿,峰值调节和负载平衡,具有重要的研究意义。然而传统磁悬浮开关磁阻电机内,悬浮绕组与主绕组之问存在复杂的非线性强耦合关系,并且传统磁悬浮开关磁阻电机的发电运行方式为周期性分时发电模式,主绕组仅在负转矩区间内向外输出电能,发电功率密度较低,这些已经成为制约其发展的瓶颈问题。因此,研究一种能克服上述问题的新型磁:悬浮开关磁阻发电机,并对其驱动控制算法和高速数字系统等进行研究是非常有必要的。本文提出一种新型的双绕组磁悬浮开关磁阻发电机,针对其工作原理、电机基本参数设计、有限元分析、径向力及绕组电压数学模型、悬浮及发电系统控制算法、转子径向位移白检测、以及高速数字控制系统设计等一系列关键理论和技术问题,在国家自然科学基金和江苏省普通高校研究生科研创新计划认钅康闹С窒拢U沽吮究翁獾难芯俊=ù判】9磁阻电机技术与双绕组发电机技术相结合,由悬浮极的悬浮力绕组提供悬浮力,由发电极的激励绕组提供励磁,由发电极的发电绕组向外输出发电电压,显著减弱悬浮和发电系统之间的耦合影响,并且发电绕组在整个周期内均向外输出电能,发电功率密度较高。论文主要研究工作如下:肁/⒘烁眯滦退谱榇判】9卮抛璧缁挠限元模型,分析了其磁场特性:,阐述了运行原理,并进行了基本参数优化设计。悸谴疟ズ陀跋欤⒘司断蛐×头⒌缦低车氖P停⑼ü相同参数样机进行邢拊7治黾扑悖橹ち四P偷恼沸浴芯苛诵×θ谱榈缌饕约凹だ谱榈缌鞯目刂扑惴ǎ>断蛐∠低设计了鲁棒刂破鳎钥朔饬θ哦⑾低巢问愣约凹だ⒎⒌绲缌对悬浮力的干扰,增强转子悬浮的鲁棒性和稳定性。岷螰陨硖氐阃瓿筛丛拥目刂菩藕抛楹下呒隓主控制器单元、信号检测电路、以及外围硬件接口电路共同构成磁悬浮开关磁阻电机高速数字控制系统,并且为悬浮力绕组、激励绕组和发电绕组设计了功率变换器。诟咂底⑷爰觳夥椒ǖ脑恚芯苛烁眯滦退谱榇判】9卮抛璧江苏大学博士学位论文
机的无位移传感器运行方法,构建了径向位移自检测系统。可以取得的有益效果如下:缁ㄗ油辜来渭涓羯柚梦P〖ê头⒌缂ǎ∪谱榈ザ廊浦圃谛浮极上,激励绕组和发电绕组同时绕制在发电极上,结构清晰,功能明确,便于维护和控制。行Ъ跣×诵∪谱楹头⒌缛谱橹涞幕ジ校魅趿诵〖敕⒌缂间的耦合影响,解决了传统磁悬浮开关磁阻发电机内悬浮和发电系统傻那狂詈问题。断蛐×Σ凰孀W游恢媒歉谋洌朔舜炒判】9卮抛璧缁ㄗ子不对齐位置处不能有效产生悬浮力的问题,增强了电机的径向负载能力,改善了电机的悬浮性能。谧W蛹敕⒌缂ǘㄗ硬糠侄云胛恢闷诩洌⒌缛谱榇帕床淮嬖谄教骨域,通过合适的控制方法,发电绕组在全】:作周期均可向外以整流形式输出电能,提高了发电功率密度,且输出电压调节方便。ń;怼⒂邢拊7治龊头抡媸萦谢岷希⒘硕韵咝浴⒈ズ痛路以及不同转子偏心度均适用的数学模型,可以弥补现有基于无磁饱和假设的各种建模方法不适用磁饱和工况的缺陷,并且可以为电机的运行特性分析、本体优化设计以及控制策略研究提供更准确的理论依据。捎闷淖源ǜ屑际酰杓屏俗#鹤游灰乒鄄馄鳎梢钥朔车奈灰拼感器灵敏度容易受温度、电磁噪声干扰等问题,能缩小电机尺寸和结构复杂度,降低总体成本,提高系统的可靠性。谰菀呀⒌慕暇返氖P停杓屏诵×θ谱榈缌饕约凹だ谱电流的控制算法,并且为径向悬浮系统设计了鲁棒刂破鳎梢钥朔饬θ动、系统参数摄动,以及激励、发电电流对悬浮力的干扰,增强转子悬浮的鲁棒性和稳定性。关键词:磁悬浮电机,开关磁阻电机,双绕组发电机,数学模型,径向位移自检测,数字控制系统,功率变换系统磁悬浮开关磁阻电机非理想状态的数学模型及解耦控制木本课题得到国家自然科学资金和江苏省普通高校研究生科研创新计划认钅康淖手
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第滦论磁悬浮开关磁阻电机研究发展概况为解决开关磁阻电机中的机械轴承磨损及其带来的震动和噪音等问题,人们开展了磁悬浮开关磁阻电机简称,,而是利用磁悬浮技术实现转子的稳定