主動電磁軸承(Active Magnetic Bearing)是一種利用可控電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮起來的新型軸承，具有無摩擦、無污染、長壽命等傳統(tǒng)軸承無法比擬的優(yōu)點。它是一個典型的機電一體化系統(tǒng)，包括電氣控制系統(tǒng)(傳感器、功率放大器、控制器)和機械系統(tǒng)(電磁軸承定子、轉(zhuǎn)子、執(zhí)行線圈)，其性能的好壞主要取決于電氣控制系統(tǒng)的性能。本文以主動電磁軸承的控制器和功率放大器為研究對象，對其進行了深入的研究。 本文首先介紹了電磁軸承系統(tǒng)的組成和原理，對其各部分功能進行了分析，建立了單自由度電磁軸承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并利用MATLAB對其特性進行了仿真。 接著討論了電磁軸承的開關(guān)功率放大器，對其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、調(diào)制方法、控制方式等做了分析。詳細(xì)介紹了本文設(shè)計的兩電平和三電平PWM開關(guān)功放的電路結(jié)構(gòu)、控制電路、效率和紋波等，對功放的特性進行了仿真并測試了其性能。 然后介紹了電磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分為硬件和軟件兩方面對其進行了詳細(xì)的闡述。硬件設(shè)計方面主要包括微處理器的選擇、傳感器濾波電路、DAC連接、DSP外設(shè)接口等，軟件設(shè)計包括包括控制策略的選擇、PID數(shù)字算法的推導(dǎo)、控制算法的程序?qū)崿F(xiàn)等。 最后對電磁軸承系統(tǒng)各部分進行了聯(lián)合調(diào)試，成功完成了四個自由度的靜態(tài)和動態(tài)懸浮，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)起浮平穩(wěn)，阻尼合適，在大范圍內(nèi)穩(wěn)定性好，能滿足電磁軸承系統(tǒng)運行要永，論文所做的工作達到了預(yù)期的目標(biāo)。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：TH133.3;TP273
【部分圖文】：

.電磁軸承本體電磁軸承的本體即其機械被控部分，包括徑向軸承定子、轉(zhuǎn)子和推力軸承定子、推力盤及各軸承定子上嵌入的繞組。徑向軸承定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖2.2(a)所示，它的定子上繞圓周均勻分布一定形狀的槽，槽里嵌入線圈繞組。當(dāng)不同的繞組中通入電流時，產(chǎn)生不同方向的磁力吸引轉(zhuǎn)子。電磁推力軸承如圖2.2(b)所示，一戍采用環(huán)形的定子結(jié)構(gòu)和繞組，兩邊定子嵌入繞組，通過控制繞組電流吸引推力盤前后軸向運動。對于徑向軸承轉(zhuǎn)子部分，一般在轉(zhuǎn)子兩端過盈配合裝上一個熱套形成轉(zhuǎn)子軸頸，而推力軸承則在轉(zhuǎn)軸上過盈配合裝有推力盤。徑向軸承的定子、轉(zhuǎn)子軸頸和推力軸承的定子、推力盤一般采用異磁性能優(yōu)良的硅鋼片疊成，以增加磁導(dǎo)率，減少渦流損耗。

圖24單白由度差動驅(qū)動模式設(shè)軸承氣隙橫截面積為凡，線圈匝數(shù)為N，穩(wěn)態(tài)時的氣隙為馬、，當(dāng)垂直方向偏移少時一，設(shè)轉(zhuǎn)子與上磁鐵之間的氣隙為(c’(，十少)，轉(zhuǎn)子與下磁鐵之間的氣川。偏磁電流為氣，功率放大器以差動方式工作時，一上、下線圈上的電流分別(、一毛)，則上、行電磁鐵上產(chǎn)生的電磁吸力分別為:廠刀。)sn入21二尸。、萬{入’2r!=—=—4斷4_兩凡)NZ‘_從)嘆!入24漢4{粗2{洲2從，=4二xlo一’(H價7)為真空磁導(dǎo)率。則作用在轉(zhuǎn)子垂直上的電磁合力月為:廠、=rl一r=—}}—!

G八?)一人:·人，令··，Kj，1+萬了(二.12)5.系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)采用電流控制的電磁軸承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.5所示，其中位移傳感器環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(、)，控制器環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為q(s)，功放環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G。(、)，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為1’(、)。

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 王春生;基于FPGA的主動電磁軸承控制系統(tǒng)設(shè)計[D];湖南大學(xué);2010年

2 章琦;主動電磁軸承飛輪儲能系統(tǒng)陀螺效應(yīng)抑制研究[D];浙江大學(xué);2012年

3 張賡;磁力軸承用數(shù)字功率放大器的研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

本文編號：2814543