文档介绍：北京交通大学
硕士学位论文
磁悬浮盘式开关磁阻电机的研究与设计
姓名:许嵩
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:范瑜
20080601
中文摘要摘要:近年来抗磁性磁悬浮技术的研究已经在国外慢慢兴起,并且已经应用到一设计,实现了系统的全数字控制。些高技术领域。利用常温下的抗磁性物质实现无源磁悬浮,其系统简单可靠性提高,系统体积和重量减小,不仅摆脱了机械轴承对K俚南拗疲灿型档电机运行过程中产生的振动和噪声,具有寿命长、无机械摩擦、无须润滑等优点,在工程技术上有重大的意义。本文介绍了磁悬浮盘式开关磁阻电机的基本结构、数学模型、运行方式和控制方法。设计了一种盘式开关磁阻电机无位置传感器控制系统。在该系统的硬件设计中,首先论述了功率变换器以及基于的数字控制系统两大部分,包括刂频缏贰/裳缏罚尬恢么ǜ衅骺刂频缏罚痰缏返取尤其是设计了依据检测非励磁相互感电压无位置传感器方案。整个系统结构紧凑、工作可靠。在系统的软件设计中,给出了刂葡低车闹鞒绦蚝椭匾5闹卸献映绦的程序流程图,依据经典控制理论,从内环到外环对系统电流环和速度环进行了根据设计制作的模型样机及其驱动控制系统进行了电机运行实验,取得了相关数据和波形。结果证明本文所提出的设计和控制方案是可行的。关键词:抗磁性悬浮;开关磁阻电机;晃尬恢么ǜ衅鳎慌淌分类号:胧淙敕掷嗪苑趾欧指簟!
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独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研学位论文作者签名:究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:年月日
致谢年本论文的工作是在我的导师范瑜教授的悉心指导下完成的,范瑜教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来范瑜老师对我的关心和指导。李国国教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作,在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助,在此向李国国老师表示衷心的谢意李华伟教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见,在此表示衷心的感谢。在试验室工作及撰写论文期间,吕刚、石国清、姚保庆等同学对我论文中的中期研究工作给予了热情帮助,在此向他们表达我的感激之情另外也感谢家人、同学和朋友,他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。
第一章引言课题研究的目的及其意义泵等设备中需要用大功率的高速或超高速电机来驱动,用机械轴承来支撑高速电结构复杂、体积庞大、功耗多、效率低,同时气压和液压系统的故障会使得气浮、无摩擦、无需润滑、高速度、高精度等一系列优良特性,从根本上改变了传统的科学研究和高技术领域,一直没有工程应用。抗磁性悬浮的实现是具有重要的意体稳定地悬浮在空中。利用常温下的抗磁物质实现无源磁悬浮,在工程技术上有重大的意义:梢允迪滞耆拊吹奈榷ù判。低臣虻ィ箍煽啃源蟠筇传统电力拖动系统中的转子是由两个机械轴承来支撑的,因此转子在转动过程中存在机械摩擦,机械摩擦不仅增加了转子的摩擦阻力、是轴承磨损、降低轴承寿命、产生机械振动和噪声,而且会造成部件发热,使润滑剂性能变差,严重时还会造成电机的气隙不均匀、绕组发热、温升增大,从而降低电机的效率,缩短电机的使用寿命。特别是在高速机床、离心机、压缩机、飞轮储能及涡轮分子机时。电机高速运转对机械轴承冲击更大、机械轴承磨损更快、大幅度缩短了轴承和电机的使用寿命,因此用机械轴承来支撑高速电机严重制约了电机向更高速度和更大功率方向发展。为了克服机械轴承的性能上的不足,高速电机一般采用气浮、液浮、和磁浮轴承,其中气浮和液浮轴承均需要配备专门的气压、液压系统,这不仅使电机的液浮轴承失效,从而导致电机无法正常运行。近二十年来发展起来的磁轴承具有支撑形式,在能源交通和航空航天等高科技领域得到了广泛的应用。其中抗磁性磁悬浮是最常见磁悬浮轴承方法。抗磁性现象在法拉第时代就被发现,而且世纪年代荷兰科学家就用实验实现了抗磁性悬浮,但由于过去强磁场必须采用强大的电磁铁,因此主要应用在义的,这种悬浮被称为是“真正的悬浮’’,因为它不需要任何能量输入就能使物