【摘要】：永磁平面電機(jī)在結(jié)構(gòu)多樣性、推力密度、控制精度、低速性能、能量損耗等方面較傳統(tǒng)電機(jī)具有較大的綜合優(yōu)勢,因此一直吸引著國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界進(jìn)行不斷的研制和更新。本文以動(dòng)圈式永磁平面電機(jī)為研究對(duì)象,在建立受力模型、解耦運(yùn)動(dòng)控制、z軸上動(dòng)子的起浮和下降運(yùn)動(dòng)控制、xy平面上的動(dòng)子無位置傳感器運(yùn)動(dòng)控制等方面進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容如下:1.介紹了動(dòng)圈式永磁平面電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、定子Halbach永磁陣列的磁場解析數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出動(dòng)子線圈的受力解析數(shù)學(xué)模型,總結(jié)了動(dòng)圈式永磁平面電機(jī)的平面運(yùn)動(dòng)下的基本方程,提出了動(dòng)圈式永磁平面電機(jī)的靜止三相/移動(dòng)兩相坐標(biāo)變換矩陣,做功電流和去耦電流新理論,并基于此概念推導(dǎo)了電磁力電流分配方程及其他相關(guān)變換矩陣,在數(shù)學(xué)化的總結(jié)后,將動(dòng)圈式永磁平面電機(jī)的控制引入到做功和去耦域進(jìn)行討論,并進(jìn)行電壓型電磁力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.分析了動(dòng)子在移動(dòng)坐標(biāo)系下電磁力控制方法下在z軸上的運(yùn)動(dòng)過程,提出了“假氣隙點(diǎn)”概念,推導(dǎo)出了“假氣隙點(diǎn)”位置與期望氣隙點(diǎn)位置的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式和動(dòng)子起浮至期望氣隙點(diǎn)和下降至零高度的時(shí)間計(jì)算積分公式,并給出了平穩(wěn)起浮和下降控制策略。“假氣隙點(diǎn)”現(xiàn)象表現(xiàn)為:動(dòng)子停留在零位置時(shí),對(duì)線圈分配“假氣隙點(diǎn)”恒定電流,在此電流驅(qū)動(dòng)下動(dòng)子運(yùn)行至期望氣隙點(diǎn)處速度為零;動(dòng)子懸浮在期望氣隙點(diǎn)位置時(shí),對(duì)線圈分配“假氣隙點(diǎn)”恒定電流,在此電流驅(qū)動(dòng)下動(dòng)子運(yùn)行至零位置處速度為零。利用上述現(xiàn)象,通過切換電流使動(dòng)子在零位置和氣隙點(diǎn)之間平穩(wěn)移動(dòng)。仿真結(jié)果表明動(dòng)子運(yùn)行誤差、抖動(dòng)很小,證明了控制策略的正確性。3.結(jié)合電路能量守恒定律,提出了利用卡爾曼濾波算法進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)得到的動(dòng)子位置信息來進(jìn)行電磁力控制產(chǎn)生作用于動(dòng)子的懸浮力和水平推力的無位置傳感器控制策略。該策略通過實(shí)時(shí)獲取動(dòng)子線圈端電壓和端電流計(jì)算得出總功率,減去動(dòng)子線圈消耗熱功率得到推力作用于動(dòng)子的機(jī)械功率,此機(jī)械功率在恒定推力控制下反應(yīng)動(dòng)子采樣時(shí)間間隔內(nèi)位移的大小,以此建立動(dòng)子位置、速度、加速度的卡爾曼濾波估計(jì)算法模型。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)控制算法以及控制策略的所產(chǎn)生的推力進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制策略的正確性。
【圖文】：

動(dòng)圈式永磁平面電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)俯視圖

動(dòng)圈式永磁平面電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)正視圖
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM351

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2705792