本文關(guān)鍵詞：混合外轉(zhuǎn)子單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)及數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：高速運(yùn)轉(zhuǎn)的需求導(dǎo)致傳統(tǒng)機(jī)械軸承式電機(jī)的使用受到了很大的限制,而磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)兼具開關(guān)磁阻電機(jī)和磁懸浮軸承的特點(diǎn),具有損耗低、軸向利用率高、臨界轉(zhuǎn)速大等優(yōu)點(diǎn),在飛輪儲(chǔ)能、航天航空等領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。經(jīng)多年研究,國(guó)內(nèi)外專家相繼提出多種結(jié)構(gòu)的磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)。單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)與雙繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)相比,具有繞組利用率高、運(yùn)行穩(wěn)定、易于控制等優(yōu)點(diǎn),受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文以12/8結(jié)構(gòu)的混合外轉(zhuǎn)子單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)為研究對(duì)象,針對(duì)其運(yùn)行原理、數(shù)學(xué)模型、本體優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了深入研究。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(51377074)項(xiàng)目資助下開展研究工作,主要工作如下:(1)研究了12/8極混合外轉(zhuǎn)子單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理,利用虛位移法與等效磁路法分別對(duì)凸極轉(zhuǎn)子部分與圓盤轉(zhuǎn)子部分進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,并利用有限元仿真軟件驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性,為電機(jī)參數(shù)優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。(2)對(duì)12/8極混合外轉(zhuǎn)子單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行本體設(shè)計(jì),推導(dǎo)了主體尺寸計(jì)算公式。用有限元單一變量法對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析,根據(jù)各參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)矩、懸浮力的影響找出需要優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)。(3)采用粒子群優(yōu)化算法對(duì)12/8極混合外轉(zhuǎn)子單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,建立電機(jī)性能的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù),設(shè)計(jì)了電機(jī)參數(shù)的優(yōu)化流程,用有限元分析驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)果的可靠性。(4)構(gòu)建了以DSP和FPGA為核心的高速數(shù)字控制系統(tǒng),在硬件系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了功率變換電路、保護(hù)電路、信號(hào)檢測(cè)電路、硬件接口電路;在軟件系統(tǒng)中給出了主程序、初始化程序以及中斷程序。最后,總結(jié)了本文所開展的工作,并提出了下一步需要研究的內(nèi)容和重點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：混合外轉(zhuǎn)子 單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī) 數(shù)學(xué)建模 參數(shù)優(yōu)化 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)】：TM352
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)研究背景及意義10-13
• 1.1.1 磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)研究背景10-12
• 1.1.2 磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)研究意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外BSRM的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第二章 混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM結(jié)構(gòu)和工作原理18-25
• 2.1 磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理18-20
• 2.1.1 12/8 雙繞組BSRM結(jié)構(gòu)與工作原理18-19
• 2.1.2 12/8 單繞組BSRM結(jié)構(gòu)與工作原理19-20
• 2.2 混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM結(jié)構(gòu)和工作原理20-24
• 2.2.1 混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2.2 混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM工作原理21-23
• 2.2.3 混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM發(fā)電運(yùn)行機(jī)理23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM數(shù)學(xué)建模25-35
• 3.1 凸極轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型25-31
• 3.1.1 數(shù)學(xué)模型的假設(shè)條件25-26
• 3.1.2 氣隙磁導(dǎo)的計(jì)算26-27
• 3.1.3 電感矩陣27-30
• 3.1.4 徑向力和轉(zhuǎn)矩模型30-31
• 3.2 圓盤形轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型31-32
• 3.3 數(shù)學(xué)模型的有限元驗(yàn)證32-34
• 3.3.1 凸極轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證33
• 3.3.2 圓盤轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM本體設(shè)計(jì)及粒子群優(yōu)化35-51
• 4.1 混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM主要參數(shù)計(jì)算35-40
• 4.1.1 主體尺寸計(jì)算公式35-37
• 4.1.2 繞組匝數(shù)計(jì)算公式37-38
• 4.1.3 電機(jī)基本尺寸公式38-40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)初步設(shè)計(jì)40-42
• 4.2.1 主體尺寸計(jì)算40-41
• 4.2.2 繞組參數(shù)計(jì)算41
• 4.2.3 基本尺寸確定41-42
• 4.3 主要參數(shù)分析42-46
• 4.3.1 定子軛高分析42-43
• 4.3.2 轉(zhuǎn)子軛高分析43-44
• 4.3.3 定子外徑分析44
• 4.3.4 氣隙參數(shù)分析44-45
• 4.3.5 懸浮圓盤參數(shù)45-46
• 4.4 混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM的參數(shù)優(yōu)化46-50
• 4.4.0 粒子群算法的基本原理46-47
• 4.4.1 基于PSO電機(jī)參數(shù)的優(yōu)化步驟47-48
• 4.4.2 基于PSO的電機(jī)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)48
• 4.4.3 參數(shù)優(yōu)化流程48-49
• 4.4.4 優(yōu)化結(jié)果分析49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第五章 12/8 極混合外轉(zhuǎn)子SWBSRM高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-60
• 5.1 高速數(shù)字控制系統(tǒng)的總體方案51-52
• 5.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)52-53
• 5.2.1 DSP與FPGA簡(jiǎn)介52
• 5.2.2 DSP與FPGA功能分配52-53
• 5.3 功率變換電路與保護(hù)電路53-54
• 5.3.1 功率變換電路53-54
• 5.3.2 保護(hù)電路54
• 5.4 信號(hào)檢測(cè)與硬件接口54-58
• 5.4.1 轉(zhuǎn)子徑向位移檢測(cè)54-56
• 5.4.2 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)56-57
• 5.4.3 繞組電流檢測(cè)與信號(hào)調(diào)理57
• 5.4.4 硬件接口電路57-58
• 5.5 程序設(shè)計(jì)流程58-59
• 5.6 本章總結(jié)59-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 本文主要工作60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-69
• 致謝69-70
• 讀研期間發(fā)表的論文70

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2 ，

本文編號(hào)：908431