無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)平均懸浮力控制策略

針對(duì)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)這一多變量、非線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)解耦控制時(shí)逆動(dòng)力學(xué)模型難以獲取的問(wèn)題,提出一種基于最小二乘支持向量機(jī)的逆動(dòng)力學(xué)建模與解耦控制方法。介紹磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)工作原理,給出懸浮力和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力學(xué)模型,分析模型的可逆性。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合最小二乘支持向量機(jī)擬合與逆模解耦線性化特點(diǎn),研究磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的最小二乘支持向量機(jī)逆動(dòng)力學(xué)建模與解耦控制方法,給出逆動(dòng)力學(xué)建模與優(yōu)化過(guò)程,設(shè)計(jì)前饋和反饋環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合控制。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:逆動(dòng)力學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的解耦線性化,復(fù)合控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。

介紹了單神經(jīng)元自適應(yīng)pid算法原理,提出了以單神經(jīng)元自適應(yīng)pid控制算法為核心的四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以mcs80c196kc單片機(jī)作為控制器,對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路和軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了單神經(jīng)元pid自適應(yīng)控制算法在開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)證明,該控制算法有助于改善開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的調(diào)速性能。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)研究的 背景及意義 一、項(xiàng)目目的與意義 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)及其在礦山機(jī)械中的應(yīng)用研究項(xiàng)目屬于《國(guó)家 中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》中工業(yè)節(jié)能（機(jī)電產(chǎn) 品節(jié)能）、基礎(chǔ)件和通用部件的重點(diǎn)支持領(lǐng)域，同時(shí)符合《湖南省加 快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)總體規(guī)劃綱要》高效節(jié)能制造產(chǎn)業(yè)中節(jié) 能電機(jī)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(srd)調(diào)速系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)和電力電子技術(shù)的 控制器及開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的新型調(diào)速系統(tǒng)，由開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)與微機(jī) 智能控制器兩個(gè)部分組成。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是效 率高、節(jié)能效果好、調(diào)速范圍廣、無(wú)啟動(dòng)沖擊電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、控 制靈活，此外還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固可靠、成本低等優(yōu)點(diǎn)。除可以取 代已有的電氣傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)(如直流調(diào)速系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng))外，開(kāi) 關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)還十分適用于礦山井下機(jī)電設(shè)備需要重載啟 動(dòng)、頻繁啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)

在簡(jiǎn)要介紹和分析開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(srd)的各個(gè)組成部分的基礎(chǔ)上,在matlab/simulink中,分別構(gòu)建了各個(gè)部分的仿真模型,并介紹了模塊的功能及工作原理。將每個(gè)仿真模型連接構(gòu)成srd的系統(tǒng)仿真模型。系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制:速度環(huán)采用pi控制,電流環(huán)采用角度位置控制與電流斬波控制相結(jié)合的方法,保證了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(srm)在低速或高速運(yùn)行時(shí)都可獲得滿意的性能。仿真結(jié)果證明了pi調(diào)節(jié)的無(wú)偏差速度調(diào)節(jié)的有效性。

針對(duì)單極性勵(lì)磁時(shí)四相8/6結(jié)構(gòu)分塊轉(zhuǎn)子開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子磁通沖突問(wèn)題,把雙極性勵(lì)磁方法應(yīng)用于四相8/6結(jié)構(gòu)分塊轉(zhuǎn)子開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī),基于2d有限元建立雙極性分塊轉(zhuǎn)子開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的場(chǎng)路耦合模型,計(jì)算雙極性分塊轉(zhuǎn)子開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)矩及銅耗,并在(r,θ)坐標(biāo)系中細(xì)致描述定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心特征區(qū)域的磁密周期性變化規(guī)律,最后應(yīng)用雙頻法分離鐵損獲得鐵心的渦流損耗和磁滯損耗。計(jì)算結(jié)果表明,與同等雙極性勵(lì)磁的8/6結(jié)構(gòu)雙極性普通開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相比,8/6結(jié)構(gòu)雙極性分塊轉(zhuǎn)子開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大,但銅耗減小約32%,鐵耗減小約35%。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文簡(jiǎn)介 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（switchedreluctncedrive，簡(jiǎn)稱srd）是由開(kāi)關(guān)磁阻電 動(dòng)機(jī)、電力電子開(kāi)關(guān)電路及驅(qū)動(dòng)控制部分組成的高性能調(diào)速系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、成本低、容錯(cuò)能力強(qiáng)、調(diào)速范圍寬、低速轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小、轉(zhuǎn)速精度 高、耐高溫、可頻繁起動(dòng)制動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，又在高度發(fā)展的電力電子和微機(jī)控制技術(shù)的支持 下獲得了良好的可控性能。因此，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動(dòng)調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本文首先介紹了課題研究背景和意義。給出了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的組成、運(yùn)行 原理和控制方式。給出了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制策略。在matlab/simulink交互式仿真集 成環(huán)境下，對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模、仿真及分析。接著，給出了開(kāi)關(guān)磁阻控制 系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系統(tǒng)、位置檢測(cè)電路、 電流檢測(cè)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 摘要：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（srm）的模型是進(jìn)行srm的仿真和性能 預(yù)測(cè)、控制算法設(shè)計(jì)等研究的基礎(chǔ)。該項(xiàng)目所用500?w電機(jī)模型是 在matlab平臺(tái)下基于srm的物理特性所建立的srm查找表模 型，并基于該模型，建立了srm仿真系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)模型仿真系統(tǒng)srm 1開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的建模問(wèn)題 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的非線性使其性能的精確分析和計(jì)算較為困難。由 于srm電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子采用雙凸極結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)其定、轉(zhuǎn) 子極身存在著顯著的邊緣效應(yīng)和高度局部飽和，從而引起了整個(gè)磁路 的高度非線性，其每相繞組的電感是電流和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置角的非線 性函數(shù)，很難準(zhǔn)確建立srm電機(jī)的非線性電感模型，因此如何建立 比較精確的srm電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，是國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者一直研究的問(wèn) 題。 2srm模型數(shù)據(jù)的獲取 目前，關(guān)于srm電

以四相8/6極、5.5kw開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)為研究對(duì)象,以tms320f240型dsp為控制器核心,采用最少開(kāi)關(guān)器件的功率變換器主電路,主功率開(kāi)關(guān)器件選用igbt,設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,調(diào)速性能優(yōu)良。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)剛性連接壓力機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)有過(guò)載情況發(fā)生。在分析打擊瞬時(shí)螺旋壓力機(jī)螺桿扭矩的基礎(chǔ)上,提出等強(qiáng)度原則,推出了電機(jī)軸側(cè)的扭矩及過(guò)載倍數(shù)的計(jì)算公式,并給出了過(guò)載數(shù)據(jù)。提出解決過(guò)載問(wèn)題的措施,是在剛性傳動(dòng)時(shí)增設(shè)摩擦安全聯(lián)接裝置,能有效避免電機(jī)軸過(guò)載。結(jié)論對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓力機(jī)設(shè)計(jì)具有重要意義。

通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(switchreluctancemotor,簡(jiǎn)稱srm)控制系統(tǒng)的研究,提出了一種電流滯環(huán)控制策略,并對(duì)其控制系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。硬件采用先進(jìn)的dsp芯片tms320f2812作為控制核心,實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的高效性和穩(wěn)定性,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于電流滯環(huán)控制的正確性和可靠性。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(srm)由于其顯著的特點(diǎn)而得到業(yè)界廣泛關(guān)注。但實(shí)際應(yīng)用中,srm所占市場(chǎng)份額不多。主要原因是幾乎所有的功率器件集成模塊都是基于變頻器主電路研發(fā)和制造的,srm專用的功率集成模塊幾乎沒(méi)有,srm主電路簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)不出來(lái)。研究基于單個(gè)功率模塊的srm系統(tǒng),分析其工作模式、換相情況及應(yīng)用場(chǎng)合。采用單個(gè)功率模塊,其驅(qū)動(dòng)和控制電路在價(jià)格上與變頻器相當(dāng),為srm的廣泛應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。仿真和試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性和實(shí)用性。

針對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)器件在工作過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大的電磁干擾和大的功率損耗問(wèn)題,提出了一種基于新型電容分壓并聯(lián)諧振直流環(huán)的功率變換電路拓?fù)?。該電路是在傳統(tǒng)的硬開(kāi)關(guān)不對(duì)稱逆變橋的各開(kāi)關(guān)器件上并聯(lián)緩沖電容,實(shí)現(xiàn)對(duì)相開(kāi)關(guān)的零電壓關(guān)斷;同時(shí),在直流母線上加入一個(gè)由二個(gè)電感與一個(gè)電容為主要組成元件的諧振環(huán),通過(guò)對(duì)此諧振環(huán)中諧振開(kāi)關(guān)的合理控制,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)相開(kāi)關(guān)的零電壓開(kāi)通及對(duì)諧振開(kāi)關(guān)的零電流或零電壓軟通斷。通過(guò)對(duì)功率電路工作原理和動(dòng)作模式過(guò)程的分析,得出需滿足的軟開(kāi)關(guān)條件。具有此諧振環(huán)的軟開(kāi)關(guān)變換器,有效區(qū)間大、功率損耗小,因而提高了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的效率和性能。用matlab仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此電路的正確性與有效性。

無(wú)軸承電機(jī)懸浮磁路控制的研究

以tms320f2407dsp為核心控制器,設(shè)計(jì)了一種性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng).其控制電路主要包括主控模塊、電流檢測(cè)模塊、位置傳感器模塊、串口電路、故障檢測(cè)和保護(hù)電路等;采用不對(duì)稱橋式撲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了功率變換器及其驅(qū)動(dòng)電路模塊;采用速度和電流雙閉環(huán)的形式,完成對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制.

介紹了一個(gè)基于plc,采用開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng),此系統(tǒng)應(yīng)用于織機(jī)主傳動(dòng)統(tǒng),可減少織機(jī)的傳動(dòng)鏈和能耗,提高織機(jī)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是由功率變換器電路、雙凸極磁阻電機(jī)及其控制器組成的新型機(jī)電一體化調(diào)速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),其性能優(yōu)越,發(fā)展前景廣闊。

i 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（switchedreluctncedrive，簡(jiǎn)稱srd）是由開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng) 機(jī)、電力電子開(kāi)關(guān)電路及驅(qū)動(dòng)控制部分組成的高性能調(diào)速系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單堅(jiān)固、成本低、容錯(cuò)能力強(qiáng)、調(diào)速范圍寬、低速轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小、轉(zhuǎn)速精度高、耐 高溫、可頻繁起動(dòng)制動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，又在高度發(fā)展的電力電子和微機(jī)控制技術(shù)的支持下獲得了 良好的可控性能。因此，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動(dòng)調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本文首先介紹了課題研究背景和意義。給出了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的組成、運(yùn)行原 理和控制方式。給出了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制策略。在matlab/simulink交互式仿真集成環(huán) 境下，對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模、仿真及分析。接著，給出了開(kāi)關(guān)磁阻控制系統(tǒng)的 硬件、軟件設(shè)計(jì)方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系統(tǒng)、位置檢測(cè)電路、電

提出了一種新型結(jié)構(gòu)無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,運(yùn)行過(guò)程中不需要切換控制繞組,降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。分析了該電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和懸浮原理,并基于有限元計(jì)算法對(duì)新型結(jié)構(gòu)電機(jī)和常規(guī)結(jié)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行了比較,包括:1)兩種電機(jī)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)子徑向氣隙磁密分布、徑向力產(chǎn)生情況以及產(chǎn)生懸浮力的同時(shí)對(duì)靜態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩的影響;2)比較了控制繞組通電電流變化時(shí)產(chǎn)生徑向力情況及對(duì)靜態(tài)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的影響。性能分析及比較結(jié)果表明,新型結(jié)構(gòu)無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有優(yōu)良的懸浮與旋轉(zhuǎn)性能,研究結(jié)果為該電機(jī)的進(jìn)一步建模及運(yùn)行控制建立了基礎(chǔ)。

為探索磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)高性能無(wú)傳感器控制,研究了一種基于最小二乘支持向量機(jī)的轉(zhuǎn)子位移/位置觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法。該方法在對(duì)磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行狀態(tài)空間變換的基礎(chǔ)上,采用最小二乘支持向量機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子位移/位置觀測(cè)器。闡述了觀測(cè)器設(shè)計(jì)原理,對(duì)觀測(cè)器的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,給出了觀測(cè)器離線訓(xùn)練和在線學(xué)習(xí)的實(shí)施步驟。最后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)所提方法進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)觀測(cè)器具備較好的觀測(cè)效果,能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地觀測(cè)出轉(zhuǎn)子位移和位置,從而可實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器控制。

為抑制開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(srm)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),從電機(jī)設(shè)計(jì)和控制的角度出發(fā)都需要快速、正確地獲取其磁鏈和轉(zhuǎn)矩模型。本文根據(jù)srm磁鏈隨角度、電流的變化特點(diǎn),取6個(gè)特殊轉(zhuǎn)子位置處的磁鏈數(shù)據(jù),用七次多項(xiàng)式函數(shù)來(lái)建立srm磁鏈模型和轉(zhuǎn)矩模型,與有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明,所提方法具有快速和準(zhǔn)確性。

介紹了以tms320f2407芯片為核心的高性能數(shù)字化srd控制器的設(shè)計(jì),給出了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)策略,并對(duì)其中功率變換器的設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)給出了詳細(xì)說(shuō)明。本系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能和控制特性。

為了建立橫向磁場(chǎng)直線開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(transversefluxlinearswitchedreluctancemotors,tflsrm)的解析數(shù)學(xué)模型,首先分析tflsrm的結(jié)構(gòu)和磁路特點(diǎn),建立tflsrm的磁路等效模型,采用直線磁路和變橢圓系數(shù)的橢圓形磁路分割法推導(dǎo)等效磁路的氣隙磁導(dǎo)解析式,確定以磁導(dǎo)表示的繞組電感和磁鏈,建立了推力和法向力的數(shù)學(xué)模型。有限元分析結(jié)果驗(yàn)證了所建數(shù)學(xué)模型的正確性,利用該模型分析了改變次級(jí)極寬和氣隙長(zhǎng)度對(duì)電機(jī)推力和法向力的影響,半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的有效性。