無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)平均懸浮力控制策略

針對磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)這一多變量、非線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)解耦控制時逆動力學(xué)模型難以獲取的問題,提出一種基于最小二乘支持向量機(jī)的逆動力學(xué)建模與解耦控制方法。介紹磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理,給出懸浮力和轉(zhuǎn)矩的動力學(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,研究磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的最小二乘支持向量機(jī)逆動力學(xué)建模與解耦控制方法,給出逆動力學(xué)建模與優(yōu)化過程,設(shè)計前饋和反饋環(huán)節(jié)對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合控制。仿真及實驗結(jié)果表明:逆動力學(xué)模型實現(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極開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計。以mcs80c196kc單片機(jī)作為控制器,對調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路和軟件部分進(jìn)行了設(shè)計,實現(xiàn)了單神經(jīng)元pid自適應(yīng)控制算法在開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用。實驗證明,該控制算法有助于改善開關(guān)磁阻電機(jī)的調(diào)速性能。

開關(guān)磁阻電機(jī)研究的 背景及意義 一、項目目的與意義 開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計及其在礦山機(jī)械中的應(yīng)用研究項目屬于《國家 中長期科學(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支持領(lǐng)域，同時符合《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)重點發(fā)展領(lǐng)域。 開關(guān)磁阻電動機(jī)(srd)調(diào)速系統(tǒng)是基于計算機(jī)和電力電子技術(shù)的 控制器及開關(guān)磁阻電動機(jī)的新型調(diào)速系統(tǒng)，由開關(guān)磁阻電動機(jī)與微機(jī) 智能控制器兩個部分組成。開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的突出特點是效 率高、節(jié)能效果好、調(diào)速范圍廣、無啟動沖擊電流、啟動轉(zhuǎn)矩大、控 制靈活，此外還具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固可靠、成本低等優(yōu)點。除可以取 代已有的電氣傳動調(diào)速系統(tǒng)(如直流調(diào)速系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng))外，開 關(guān)磁阻電動機(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、頻繁啟動、正反轉(zhuǎn)

在簡要介紹和分析開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(srd)的各個組成部分的基礎(chǔ)上,在matlab/simulink中,分別構(gòu)建了各個部分的仿真模型,并介紹了模塊的功能及工作原理。將每個仿真模型連接構(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,保證了開關(guān)磁阻電機(jī)(srm)在低速或高速運(yùn)行時都可獲得滿意的性能。仿真結(jié)果證明了pi調(diào)節(jié)的無偏差速度調(diào)節(jié)的有效性。

針對單極性勵磁時四相8/6結(jié)構(gòu)分塊轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的定子磁通沖突問題,把雙極性勵磁方法應(yīng)用于四相8/6結(jié)構(gòu)分塊轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī),基于2d有限元建立雙極性分塊轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的場路耦合模型,計算雙極性分塊轉(zhuǎn)子開關(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。計算結(jié)果表明,與同等雙極性勵磁的8/6結(jié)構(gòu)雙極性普通開關(guān)磁阻電機(jī)相比,8/6結(jié)構(gòu)雙極性分塊轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動大,但銅耗減小約32%,鐵耗減小約35%。

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計論文簡介 開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（switchedreluctncedrive，簡稱srd）是由開關(guān)磁阻電 動機(jī)、電力電子開關(guān)電路及驅(qū)動控制部分組成的高性能調(diào)速系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié) 構(gòu)簡單堅固、成本低、容錯能力強(qiáng)、調(diào)速范圍寬、低速轉(zhuǎn)矩大、起動電流小、轉(zhuǎn)速精度 高、耐高溫、可頻繁起動制動等優(yōu)點，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，開關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動調(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，對開關(guān)磁阻控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模、仿真及分析。接著，給出了開關(guān)磁阻控制 系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系統(tǒng)、位置檢測電路、 電流檢測

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真設(shè)計 摘要：開關(guān)磁阻電機(jī)（srm）的模型是進(jìn)行srm的仿真和性能 預(yù)測、控制算法設(shè)計等研究的基礎(chǔ)。該項目所用500?w電機(jī)模型是 在matlab平臺下基于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：開關(guān)磁阻電機(jī)模型仿真系統(tǒng)srm 1開關(guān)磁阻電機(jī)的建模問題 開關(guān)磁阻電機(jī)的非線性使其性能的精確分析和計算較為困難。由 于srm電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子采用雙凸極結(jié)構(gòu)，電動機(jī)在運(yùn)行時其定、轉(zhuǎn) 子極身存在著顯著的邊緣效應(yīng)和高度局部飽和，從而引起了整個磁路 的高度非線性，其每相繞組的電感是電流和電動機(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，是國內(nèi)外廣大學(xué)者一直研究的問 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開關(guān)磁阻電機(jī)為研究對象,以tms320f240型dsp為控制器核心,采用最少開關(guān)器件的功率變換器主電路,主功率開關(guān)器件選用igbt,設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。實驗表明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,調(diào)速性能優(yōu)良。

開關(guān)磁阻電機(jī)剛性連接壓力機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時有過載情況發(fā)生。在分析打擊瞬時螺旋壓力機(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)的扭矩及過載倍數(shù)的計算公式,并給出了過載數(shù)據(jù)。提出解決過載問題的措施,是在剛性傳動時增設(shè)摩擦安全聯(lián)接裝置,能有效避免電機(jī)軸過載。結(jié)論對開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動的壓力機(jī)設(shè)計具有重要意義。

通過對開關(guān)磁阻電機(jī)(switchreluctancemotor,簡稱srm)控制系統(tǒng)的研究,提出了一種電流滯環(huán)控制策略,并對其控制系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了設(shè)計。硬件采用先進(jìn)的dsp芯片tms320f2812作為控制核心,實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的高效性和穩(wěn)定性,通過實驗驗證了基于電流滯環(huán)控制的正確性和可靠性。

開關(guān)磁阻電機(jī)(srm)由于其顯著的特點而得到業(yè)界廣泛關(guān)注。但實際應(yīng)用中,srm所占市場份額不多。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有,srm主電路簡單的優(yōu)勢體現(xiàn)不出來。研究基于單個功率模塊的srm系統(tǒng),分析其工作模式、換相情況及應(yīng)用場合。采用單個功率模塊,其驅(qū)動和控制電路在價格上與變頻器相當(dāng),為srm的廣泛應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。仿真和試驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性和實用性。

針對開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)器件在工作過程中,會產(chǎn)生大的電磁干擾和大的功率損耗問題,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)的硬開關(guān)不對稱逆變橋的各開關(guān)器件上并聯(lián)緩沖電容,實現(xiàn)對相開關(guān)的零電壓關(guān)斷;同時,在直流母線上加入一個由二個電感與一個電容為主要組成元件的諧振環(huán),通過對此諧振環(huán)中諧振開關(guān)的合理控制,即可實現(xiàn)對相開關(guān)的零電壓開通及對諧振開關(guān)的零電流或零電壓軟通斷。通過對功率電路工作原理和動作模式過程的分析,得出需滿足的軟開關(guān)條件。具有此諧振環(huán)的軟開關(guān)變換器,有效區(qū)間大、功率損耗小,因而提高了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的效率和性能。用matlab仿真實驗驗證了此電路的正確性與有效性。

無軸承電機(jī)懸浮磁路控制的研究

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

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

開關(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)速電動機(jī)系統(tǒng),其性能優(yōu)越,發(fā)展前景廣闊。

i 開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 摘要 開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（switchedreluctncedrive，簡稱srd）是由開關(guān)磁阻電動 機(jī)、電力電子開關(guān)電路及驅(qū)動控制部分組成的高性能調(diào)速系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡 單堅固、成本低、容錯能力強(qiáng)、調(diào)速范圍寬、低速轉(zhuǎn)矩大、起動電流小、轉(zhuǎn)速精度高、耐 高溫、可頻繁起動制動等優(yōu)點，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，開關(guān)磁阻電機(jī)在驅(qū)動調(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，對開關(guān)磁阻控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模、仿真及分析。接著，給出了開關(guān)磁阻控制系統(tǒng)的 硬件、軟件設(shè)計方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系統(tǒng)、位置檢測電路、電

提出了一種新型結(jié)構(gòu)無軸承開關(guān)磁阻電機(jī),其結(jié)構(gòu)簡化,運(yùn)行過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)特點和懸浮原理,并基于有限元計算法對新型結(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)生懸浮力的同時對靜態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩的影響;2)比較了控制繞組通電電流變化時產(chǎn)生徑向力情況及對靜態(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)無軸承開關(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)。

提出一種12/8磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī),首先對其工作原理進(jìn)行介紹,說明該種電機(jī)產(chǎn)生的徑向力能夠?qū)崿F(xiàn)軸承的懸浮。基于虛功法建立了其x軸方向和y軸方向上徑向力的數(shù)學(xué)模型,并通過解析法與有限元法計算結(jié)果的對比,證明所建立數(shù)學(xué)模型的正確性。重點對于在不考慮轉(zhuǎn)子偏心位置和考慮轉(zhuǎn)子偏心的情況下的電機(jī)特性進(jìn)行分析,磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的徑向力具有線性的特性并且獨立于轉(zhuǎn)矩電流,因此轉(zhuǎn)矩和徑向力的解耦控制可以實現(xiàn)。

磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)(bsrm)的電感矩陣是電機(jī)建模的基礎(chǔ),本文提出了基于最小二乘支持向量機(jī)(ls-svm)的電機(jī)電感辨識建模方法。首先通過對bsrm電感特性的有限元分析,獲得各參數(shù)對電感的影響規(guī)律,然后結(jié)合lssvm在有限樣本數(shù)據(jù)下對高維非線性的逼近能力,離線建立bsrm各種運(yùn)行工況下的電感模型。另外在建模中,針對ls-svm超參數(shù)選取問題,采用粒子群優(yōu)化算法(pso)對其進(jìn)行自動尋優(yōu),以提高電感模型精度。最后通過對比仿真研究,表明pso-ls-svm模型能夠準(zhǔn)確反映電機(jī)磁飽和下的電感特性,這為bsrm磁飽和模型的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。

為探索磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)高性能無傳感器控制,研究了一種基于最小二乘支持向量機(jī)的轉(zhuǎn)子位移/位置觀測器設(shè)計方法。該方法在對磁懸浮開關(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)計轉(zhuǎn)子位移/位置觀測器。闡述了觀測器設(shè)計原理,對觀測器的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,給出了觀測器離線訓(xùn)練和在線學(xué)習(xí)的實施步驟。最后通過仿真和實驗對所提方法進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明,所設(shè)計觀測器具備較好的觀測效果,能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地觀測出轉(zhuǎn)子位移和位置,從而可實現(xiàn)無傳感器控制。

為抑制開關(guān)磁阻電機(jī)(srm)轉(zhuǎn)矩脈動,從電機(jī)設(shè)計和控制的角度出發(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,取6個特殊轉(zhuǎn)子位置處的磁鏈數(shù)據(jù),用七次多項式函數(shù)來建立srm磁鏈模型和轉(zhuǎn)矩模型,與有限元計算結(jié)果對比表明,所提方法具有快速和準(zhǔn)確性。