無軸承永磁同步電機(jī)懸浮力建模及運(yùn)行控制研究.pdf

1、無軸承永磁同步電機(jī)（BPMSM）集磁軸承和永磁同步電機(jī)的性能于一體，既傳承了磁軸承的無機(jī)械接觸、無需潤滑、使用壽命長等特性，又具有永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、體積小、能量密度高及效率高等特征。近年來，BPMSM相關(guān)理論得到不斷完善，在化工、半導(dǎo)體工業(yè)、生命科學(xué)、飛輪儲(chǔ)能及電動(dòng)汽車等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文在江蘇省“333工程”（2014）、江蘇省高?？蒲谐晒a(chǎn)業(yè)化推進(jìn)工程（JHB2012-39）及“青藍(lán)工程”的支持下，圍繞

2、BPMSM的懸浮力產(chǎn)生機(jī)理、精確數(shù)學(xué)模型及非線性動(dòng)態(tài)解耦控制等方面開展了較為深入的研究。本論文的研究內(nèi)容可分為如下四個(gè)部分：
　　1.由于徑向懸浮力與轉(zhuǎn)矩控制之間存在著強(qiáng)耦合關(guān)系，為簡化BPMSM的控制系統(tǒng)復(fù)雜性，本文提出了磁場等效電流概念，并對BPMSM轉(zhuǎn)矩和懸浮力產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析，并推導(dǎo)出獲得恒定方向懸浮力的必要條件。
　　2.建立了考慮到轉(zhuǎn)子偏心位移及徑向洛倫茲力影響的精確數(shù)學(xué)模型，并借助電磁分析仿真軟件ANSY

3、S/Maxwell對BPMSM氣隙空間內(nèi)磁通密度分布，懸浮特性進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的通用性、準(zhǔn)確性及可靠性。基于磁場等效電流分析方法，就空載及帶載情況下BPMSM懸浮力的控制方法進(jìn)行了分析，并構(gòu)建了BPMSM系統(tǒng)控制框圖，為轉(zhuǎn)子徑向可控懸浮運(yùn)行提供了理論依據(jù)。
　　3.結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆思想和模糊PID控制理論，本論文提出了一種復(fù)合型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆非線性解耦控制方法?；谠摽刂品椒?，可將BPMSM系統(tǒng)等效為3個(gè)積分線性子系統(tǒng)，分別為

4、 x方向徑向位移子系統(tǒng)、y方向徑向位移子系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度子系統(tǒng)。采用Matlab/Simulink構(gòu)建了BPMSM非線性動(dòng)態(tài)解耦控制系統(tǒng)的仿真模型，仿真結(jié)果表明該控制方法具有良好的動(dòng)態(tài)解耦特性及更好的魯棒性能。
　　4.基于運(yùn)行原理及設(shè)計(jì)需求，給出了BPMSM控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方案，并基于DSP TMS320F2812構(gòu)建了數(shù)字控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了硬件電路調(diào)試、電機(jī)旋轉(zhuǎn)測試、轉(zhuǎn)子動(dòng)靜態(tài)懸浮實(shí)驗(yàn)及抗干擾性能測試