文档介绍：江苏大学
硕士学位论文
五自由度磁悬浮异步电机与数字控制系统设计
姓名:赵筱赫
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:刘贤兴
20090606
要摘五自由度磁悬浮异步电机系统由三自由度永磁偏置交直流混合磁轴承和无承高速电机的无摩擦、无磨损、无需润滑及维修和高度密封、高转速、寿命长等优点,从根本上改变了传统的支承与传动形式。三自由度交直流混合磁轴承集交制造与运行成本较低,是有利于实际应用于工业领域的新型磁轴承。无轴承异步电机能够同时实现径向两自由度的悬浮控制及产生驱动转矩,具有磁轴承和异步电机所有优点,其结构简单、气隙均匀、牢固可靠、便于弱磁提速等特点,更加首先,深入研究了一种高效紧凑的交直流永磁偏置径向轴向磁轴承。分析该置附近,轴向与径向控制之间不存在耦合,且悬浮力与控制电流之间线性度较高的结论,从而为控制系统的设计带来极大的方便。在此基础上,推导出磁悬浮力机械参数设计流程图,设计试验样机,通过有限元分析方法对样机磁路进行仿真其次,介绍无轴承异步电机的运行机理,分析推导了无轴承异步电机数学模型。在普通异步电机的基础上设计无轴承电机样机,并使用电磁场分析软件疢对无轴承电机进行仿真分析,充分展现了无轴承异步电机气隙磁场的分布及变化情况,验证悬浮力产生条件,得到径向力控制电流与径向力之间的非线性函数关系及产生最有效径向力的转矩电流。组气隙磁场定向解耦的控制策略,实现了无轴承异步电机的动态非线性解耦。应用经典的刂品椒ㄊ迪至俗W釉贠~奈榷ㄐ≡诵小关键词:无轴承异步电机,混合磁轴承,数学模型,有限元分析轴承异步电机组成,同时实现转子悬浮及负载驱动功能。该系统继承了磁轴承支流驱动、永磁偏置及径向一轴向联合控制等于一体,其结构紧凑,控制系统简单,有利于实现磁悬浮电机系统超高转速。基于此,本文主要作了以下几个方面的工作:磁轴承的工作原理,利用等效磁路法建立该磁轴承的悬浮力数学模型,据此进行了径向、轴向悬浮力及控制电流之问的非线性及耦合性分析,得出在转子平衡位的线性化方程,提出该结构磁轴承的性能指标公式,并给出磁轴承的电气参数与研究,验证了理论研究的合理性,并对样机参数进一步优化设计。最后,对本文的五自由度磁悬浮系统建立全数字控制实验平台,采用转矩绕江苏人学硕十学位论文
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第一章绪论磁悬浮电机的起源与研究现状现代化工业的发展对拖动电机的性能要求越来越高,高速和超高速电机日益广泛地应用于高速机床、离心机、压缩机、飞轮贮能以及涡轮分子泵等工业设备中。然而用机械轴承支承时,由转子高速运行带来的摩擦阻力及粘滞力增加,使轴承磨损加剧,缩短轴承和电机的使用寿命,也增加了对电机和轴承维护的负担。为了克服机械轴承性能的不足,高速电机最初尝试采用气浮和液浮轴承,但这两致电机无法正常运行,这同样降低了电机和系统的可靠性。离机工作转速的高速程度,采用磁悬浮轴承能满足这个要求,于是在欧洲开始了转动过程中转子和定子之间的无接触支承,从而避免了机械接触,从根本上改变了传统的支承形式。同时,要使电机完全悬浮运行需要在鲎杂啥壬霞右栽际加了悬浮电机的轴向长度,在不同领域仍然存在缺陷:①占用大量轴向空间的磁及高速下的大容量化,电机输出功率难以进一步提高;②电机轴向尺寸过大,使得转子轴向刚度不足,影响临界转速的提高;③转矩电机与各个磁轴承均需要独立的控制系统,高性能的功率放大器、高品质的数字控制器的使用导致磁轴承支同时产生转矩与径向力的方案。无轴承电机,也称为磁悬浮电机由此得来,。.芯勘尘种轴承均需要配备专门的气压、液压系统,这不仅使电机的结构复杂、体积庞大、耗能多、效率低,同时气压、液压系统的故障会使气浮、液浮轴承失效,从而导在世纪后半期,核能开发日益提上日程,为了满足核能开发和利用,需要用超高速离心分离的方法生产浓缩铀。离心分离方法是否成