發(fā)布時(shí)間：2017-05-13 15:17

  本文關(guān)鍵詞：單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)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(wú)軸承電機(jī)(Bearingless Motors)通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)繞組形式,為電機(jī)“無(wú)軸承”高速運(yùn)行開(kāi)辟了新時(shí)代。其中,無(wú)軸承異步電機(jī)(Bearingless Induction Motor,簡(jiǎn)稱BIM)不僅擁有磁軸承和無(wú)軸承電機(jī)所有優(yōu)點(diǎn),而且能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與自懸浮功能。由于BIM具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損、不用潤(rùn)滑、能在高速/超高速情況下運(yùn)行,且兼有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣隙勻稱、成本較低等優(yōu)點(diǎn),在高速機(jī)床、飛輪儲(chǔ)能、航空航天等科學(xué)領(lǐng)域擁有廣闊前景。目前國(guó)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(jì)成單繞組形式,具有深遠(yuǎn)研究?jī)r(jià)值。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51475214、61104016)的幫助下,對(duì)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(kāi)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(jī)模型,給出了電機(jī)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(jī)徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型。在Ansoft中對(duì)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(chǎng)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(jìn)行建模與仿真,結(jié)果表明所用控制方法能實(shí)現(xiàn)單繞組BIM穩(wěn)定懸浮運(yùn)行。最后,使用DSP的TMS320F2812芯片,結(jié)合單繞組BIM特點(diǎn),搭建了單繞組BIM數(shù)字化控制平臺(tái),并進(jìn)行懸浮特性試驗(yàn)研究,并對(duì)實(shí)驗(yàn)波形進(jìn)行詳細(xì)分析,實(shí)驗(yàn)證明搭建的數(shù)字化控制平臺(tái)擁有較好懸浮性能和靜態(tài)性能。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)軸承異步電機(jī) 單繞組 有限元 氣隙磁場(chǎng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM343
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 無(wú)軸承電機(jī)概述10-14
• 1.1.1 無(wú)軸承電機(jī)研究背景10-12
• 1.1.2 無(wú)軸承電機(jī)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)概述14-18
• 1.2.1 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域14-15
• 1.2.2 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)研究趨勢(shì)17-18
• 1.3 本文的研究意義與研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.3.1 研究意義18
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)基本原理20-30
• 2.1 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)結(jié)構(gòu)20-22
• 2.2 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)運(yùn)行機(jī)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(wú)軸承異步電機(jī)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(jī)運(yùn)動(dòng)方程29
• 2.4 本章小節(jié)29-30
• 第三章 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)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(jiǎn)介31
• 3.2 徑向懸浮力產(chǎn)生機(jī)理與電機(jī)有限元模型31-34
• 3.2.1 產(chǎn)生機(jī)理31-32
• 3.2.2 電機(jī)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(jì)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(jì)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(jī)理的有限元驗(yàn)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(jì)算值與有限元值的對(duì)比分析40-41
• 3.6 本章小結(jié)41-44
• 第四章 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)氣隙磁場(chǎng)定向控制研究44-54
• 4.1 磁場(chǎng)定向控制概述44-45
• 4.2 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)控制系統(tǒng)45-48
• 4.2.1 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)氣隙磁場(chǎng)定向控制算法45-46
• 4.2.2 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)電流疊加控制算法46-47
• 4.2.3 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)控制系統(tǒng)47-48
• 4.3 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)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(wú)軸承異步電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)54-66
• 5.1 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)56-59
• 5.1.3 功率系統(tǒng)設(shè)計(jì)59-60
• 5.1.4 硬件實(shí)物模型60-61
• 5.2 單繞組無(wú)軸承異步電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)61-63
• 5.2.1 主程序流程設(shè)計(jì)62
• 5.2.2 中斷服務(wù)程序流程設(shè)計(jì)62-63
• 5.3 懸浮實(shí)驗(yàn)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(xiàn)70-76
• 攻讀碩士研究生期間的學(xué)術(shù)成果76

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