本文關(guān)鍵詞：無軸承無刷直流電機(jī)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)基礎(chǔ)研究

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【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境污染是世界公認(rèn)的兩大社會(huì)問題。開發(fā)諸如風(fēng)能、太陽能、水能等清潔能源成為各國研究的熱點(diǎn)。將其他能源轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存是一種有效的儲(chǔ)能方式。蓄電池是最為常見的電能儲(chǔ)存方式之一,但是傳統(tǒng)的蓄電池儲(chǔ)能密度小、壽命短、易造成化學(xué)污染,漸漸不能滿足社會(huì)的需求。因此,清潔高效的儲(chǔ)能裝置成為學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)以其壽命長、儲(chǔ)能密度大、無污染、免維護(hù)等特點(diǎn),在電動(dòng)汽車、航空航天等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價(jià)值。在飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為能量轉(zhuǎn)換裝置起著至關(guān)重要的作用。無刷直流電機(jī)具有調(diào)速性能好、體積小、重量輕、效率高等優(yōu)勢(shì),既可以作為電動(dòng)機(jī)也可以作為發(fā)電機(jī)使用,相比于其他類型的電機(jī)更適合作為飛輪儲(chǔ)能的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。但是傳統(tǒng)軸承支撐的無刷直流電機(jī)因?yàn)榇嬖谀Σ聊p,產(chǎn)生粉塵和污染,不僅影響電機(jī)壽命,還限制了電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高,已經(jīng)難以在高速及潔凈的環(huán)境下運(yùn)行。因此,無軸承無刷直流電機(jī)以其無摩擦磨損、無需潤滑、轉(zhuǎn)速高、壽命長等特點(diǎn)得到了廣大學(xué)者的親睞。本文圍繞無軸承無刷直流電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)開展理論和試驗(yàn)研究,論文主要研究工作:(1)結(jié)合文獻(xiàn)對(duì)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)及無軸承無刷直流電機(jī)進(jìn)行了國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀的分析,并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了論述,提出一種五自由度飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。(2)提出一種新型的無軸承無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu),并詳細(xì)分析了轉(zhuǎn)矩和懸浮力產(chǎn)生的原理,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了無軸承無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型和徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型。為無軸承無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。(3)設(shè)計(jì)了無軸承無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),提出一種12相懸浮力繞組導(dǎo)通策略,并闡述了轉(zhuǎn)矩子系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)(充電)、發(fā)電機(jī)(放電)、待機(jī)三種狀態(tài)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和懸浮力子系統(tǒng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。利用MATLAB/Simulink平臺(tái)構(gòu)建轉(zhuǎn)矩子系統(tǒng)仿真模型和懸浮力子系統(tǒng)仿真模型,并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。(4)基于TMS320F2812平臺(tái)設(shè)計(jì)了無軸承無刷直流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng),闡述了各個(gè)模塊的原理及功能,并設(shè)計(jì)了軟件系統(tǒng)。利用樣機(jī)進(jìn)行了部分試驗(yàn)研究,并分析了試驗(yàn)結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng) 無軸承無刷直流電機(jī) 數(shù)學(xué)模型 控制系統(tǒng) 懸浮力
【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】：2015
【分類號(hào)】：TM33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 本文研究背景10
• 1.2 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)概述10-14
• 1.2.1 電動(dòng)汽車車載電池10-11
• 1.2.2 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)工作原理11-12
• 1.2.3 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.4 一種五自由度飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)13-14
• 1.3 無軸承無刷直流電機(jī)概述14-24
• 1.3.1 無軸承無刷直流電機(jī)研究發(fā)展現(xiàn)狀14-20
• 1.3.2 無軸承無刷直流電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)20-23
• 1.3.3 無軸承無刷直流電機(jī)應(yīng)用趨勢(shì)23-24
• 1.4 本文研究的目的和意義24
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容24-26
• 第二章 無軸承無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及數(shù)學(xué)模型26-35
• 2.1 無軸承無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成26-27
• 2.1.1 無軸承無刷直流電機(jī)的基本組成26
• 2.1.2 無軸承無刷直流電機(jī)的本體結(jié)構(gòu)26-27
• 2.2 無軸承無刷直流電機(jī)的工作原理27-30
• 2.2.1 無刷直流電機(jī)的工作原理28
• 2.2.2 無軸承無刷直流電機(jī)懸浮機(jī)理28-30
• 2.3 無軸承無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型30-34
• 2.3.1 轉(zhuǎn)矩子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型30
• 2.3.2 懸浮力子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型30-34
• 2.3.3 電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程模型34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 無軸承無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真35-47
• 3.1 無軸承無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)35-36
• 3.1.1 無軸承無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)35-36
• 3.2 轉(zhuǎn)矩子系統(tǒng)36-37
• 3.2.1 電動(dòng)機(jī)（充電）狀態(tài)36
• 3.2.2 待機(jī)狀態(tài)36
• 3.2.3 發(fā)電機(jī)（放電）狀態(tài)36-37
• 3.3 懸浮力子系統(tǒng)37-38
• 3.3.1 12相懸浮力繞組導(dǎo)通策略37
• 3.3.2 懸浮力子系統(tǒng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)37-38
• 3.4 無軸承無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)仿真38-45
• 3.4.1 轉(zhuǎn)矩子系統(tǒng)仿真38-43
• 3.4.2 懸浮力子系統(tǒng)仿真43-45
• 3.5 仿真結(jié)果45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 無軸承無刷直流電機(jī)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)47-71
• 4.1 無軸承無刷直流電機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)47-48
• 4.2 基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)48-59
• 4.2.1 TMS320F2812開發(fā)板結(jié)構(gòu)及工作原理48-51
• 4.2.2 功率逆變電路51-56
• 4.2.3 位移傳感器及位移檢測電路56-57
• 4.2.4 速度傳感器及速度檢測電路57-58
• 4.2.5 霍爾傳感器及電流檢測電路58-59
• 4.3 基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)59-68
• 4.3.1 系統(tǒng)主程序60-61
• 4.3.2 中斷子程序61-63
• 4.3.3 主要功能模塊及具體實(shí)現(xiàn)方法63-67
• 4.3.4 軟件抗干擾67-68
• 4.4 數(shù)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究68-70
• 4.4.1 數(shù)字控制系統(tǒng)構(gòu)成68-69
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-74
• 5.1 本文的主要內(nèi)容及結(jié)果71-72
• 5.2 后續(xù)研究工作展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 致謝79-80
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果80

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王偉然;直接轉(zhuǎn)矩控制在無軸承無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用[D];江蘇大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：777383