本文關(guān)鍵詞：單繞組無軸承異步電機徑向懸浮力及控制系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無軸承電機(Bearingless Motors)通過改進傳統(tǒng)電機定子結(jié)構(gòu)繞組形式,為電機“無軸承”高速運行開辟了新時代。其中,無軸承異步電機(Bearingless Induction Motor,簡稱BIM)不僅擁有磁軸承和無軸承電機所有優(yōu)點,而且能夠同時實現(xiàn)驅(qū)動與自懸浮功能。由于BIM具有無摩擦、無磨損、不用潤滑、能在高速/超高速情況下運行,且兼有結(jié)構(gòu)簡單、氣隙勻稱、成本較低等優(yōu)點,在高速機床、飛輪儲能、航空航天等科學(xué)領(lǐng)域擁有廣闊前景。目前國內(nèi)外已研究的BIM一般使用雙繞組結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)有較大的制作難度且兩套繞組疊繞在定子中可能導(dǎo)致短路等弊端。因此,將BIM的定子繞組設(shè)計成單繞組形式,具有深遠(yuǎn)研究價值。本文在國家自然科學(xué)基金項目(51475214、61104016)的幫助下,對單繞組BIM結(jié)構(gòu)、原理、徑向懸浮力的有限元模型分析及數(shù)學(xué)模型、控制策略、數(shù)字化控制等開展研究,具體內(nèi)容如下:首先,介紹傳統(tǒng)雙繞組BIM結(jié)構(gòu),建立單繞組BIM結(jié)構(gòu)模型。在分析單繞組BIM結(jié)構(gòu)、工作原理以及徑向懸浮力產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出單繞組BIM數(shù)學(xué)模型。其次,在Ansoft軟件中,建立電機模型,給出了電機2D、3D結(jié)構(gòu)和繞線方式�；陔姶艑W(xué)理論,提出二基波徑向懸浮力研究方法,推導(dǎo)電機徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型。在Ansoft中對比徑向懸浮力有限元值隨定子電流懸浮分量的變化關(guān)系,分析基于二基波法徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型值。分析得到數(shù)學(xué)模型值與有限元值基本一致的結(jié)論,為其穩(wěn)定懸浮控制奠定基礎(chǔ)。再次,在氣隙磁場定向控制基礎(chǔ)上,結(jié)合電流疊加的控制方法,構(gòu)建單繞組BIM控制系統(tǒng)。在Matlab/Simulink中,進行建模與仿真,結(jié)果表明所用控制方法能實現(xiàn)單繞組BIM穩(wěn)定懸浮運行。最后,使用DSP的TMS320F2812芯片,結(jié)合單繞組BIM特點,搭建了單繞組BIM數(shù)字化控制平臺,并進行懸浮特性試驗研究,并對實驗波形進行詳細(xì)分析,實驗證明搭建的數(shù)字化控制平臺擁有較好懸浮性能和靜態(tài)性能。
【關(guān)鍵詞】：無軸承異步電機 單繞組 有限元 氣隙磁場定向 數(shù)字控制系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM343
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 無軸承電機概述10-14
• 1.1.1 無軸承電機研究背景10-12
• 1.1.2 無軸承電機研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2 單繞組無軸承異步電機概述14-18
• 1.2.1 單繞組無軸承異步電機應(yīng)用領(lǐng)域14-15
• 1.2.2 單繞組無軸承異步電機研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 單繞組無軸承異步電機研究趨勢17-18
• 1.3 本文的研究意義與研究內(nèi)容18-20
• 1.3.1 研究意義18
• 1.3.2 研究內(nèi)容18-20
• 第二章 單繞組無軸承異步電機基本原理20-30
• 2.1 單繞組無軸承異步電機結(jié)構(gòu)20-22
• 2.2 單繞組無軸承異步電機運行機理22-28
• 2.2.1 洛倫茲力23-25
• 2.2.2 麥克斯韋力25-28
• 2.3 單繞組無軸承異步電機數(shù)學(xué)模型28-29
• 2.3.1 徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型28
• 2.3.2 旋轉(zhuǎn)部分?jǐn)?shù)學(xué)模型28-29
• 2.3.3 電機運動方程29
• 2.4 本章小節(jié)29-30
• 第三章 單繞組無軸承異步電機有限元模型與徑向懸浮力研究30-44
• 3.1 有限元概述30-31
• 3.1.1 有限元的發(fā)展概況30-31
• 3.1.2 Ansoft Maxwell軟件簡介31
• 3.2 徑向懸浮力產(chǎn)生機理與電機有限元模型31-34
• 3.2.1 產(chǎn)生機理31-32
• 3.2.2 電機有限元模型32-34
• 3.3 基于二基波法的徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型計算34-38
• 3.3.1 徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型35
• 3.3.2 徑向懸浮力模型計算35-38
• 3.4 徑向懸浮力的有限元模型38-40
• 3.4.1 徑向懸浮力機理的有限元驗證38-39
• 3.4.2 徑向懸浮力的有限元分析39-40
• 3.5 數(shù)學(xué)計算值與有限元值的對比分析40-41
• 3.6 本章小結(jié)41-44
• 第四章 單繞組無軸承異步電機氣隙磁場定向控制研究44-54
• 4.1 磁場定向控制概述44-45
• 4.2 單繞組無軸承異步電機控制系統(tǒng)45-48
• 4.2.1 單繞組無軸承異步電機氣隙磁場定向控制算法45-46
• 4.2.2 單繞組無軸承異步電機電流疊加控制算法46-47
• 4.2.3 單繞組無軸承異步電機控制系統(tǒng)47-48
• 4.3 單繞組無軸承異步電機控制系統(tǒng)的仿真分析48-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 單繞組無軸承異步電機數(shù)字控制系統(tǒng)實現(xiàn)54-66
• 5.1 單繞組無軸承異步電機數(shù)字控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計54-61
• 5.1.1 數(shù)字控制系統(tǒng)主要芯片54-56
• 5.1.2 數(shù)字控制系統(tǒng)主要電路設(shè)計56-59
• 5.1.3 功率系統(tǒng)設(shè)計59-60
• 5.1.4 硬件實物模型60-61
• 5.2 單繞組無軸承異步電機數(shù)字控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計61-63
• 5.2.1 主程序流程設(shè)計62
• 5.2.2 中斷服務(wù)程序流程設(shè)計62-63
• 5.3 懸浮實驗與特性分析63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 論文工作總結(jié)66-67
• 6.2 后續(xù)研究工作展望67-68
• 致謝68-70
• 參考文獻70-76
• 攻讀碩士研究生期間的學(xué)術(shù)成果76

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