動力磁懸浮軸承（Power Magnetic Bearing）集旋轉(zhuǎn)驅(qū)動與徑向懸浮于一體,具有機械軸承及磁懸浮軸承無可比擬的優(yōu)點,為旋轉(zhuǎn)機械的發(fā)展開辟了新的研究途徑。動力磁懸浮軸承主要分永磁同步型、感應(yīng)型及磁阻型等,本文對感應(yīng)型動力磁懸浮軸承的懸浮機理和控制方法進行了較為深入的研究。（1）在綜述國內(nèi)外動力磁懸浮軸承研究進展和發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,根據(jù)動力磁懸浮軸承的懸浮機理,建立了含轉(zhuǎn)子偏心的徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型。（2）針對動力磁懸浮軸承強耦合特性,分析了轉(zhuǎn)矩子系統(tǒng)和懸浮子系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系,基于U-I模型的解耦控制方法,推導(dǎo)出懸浮解耦算法公式,建立了懸浮繞組獨立控制算法,仿真及實驗結(jié)果均驗證了該算法的有效性。（3）設(shè)計出以DSP（TMS320LF2407A）為核心的數(shù)字控制系統(tǒng),該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子位移檢測、懸浮繞組電流檢測及PID控制等,同時還設(shè)計出系統(tǒng)主電路及過、欠電壓和泵升保護等保護電路,提高了動力磁懸浮軸承懸浮控制的可靠性。（4）針對U-I模型解耦控制算法中引入的純積分環(huán)節(jié),提出級聯(lián)兩個一階低通濾波器以取代純積分環(huán)節(jié)的新積分算法,消除了由純積分環(huán)節(jié)而引入的直流偏置誤差或初始相位積分誤差,... 

【文章來源】：大連交通大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

動力磁懸浮軸承的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動原理

茲力與麥克斯韋力磁懸浮軸承中的轉(zhuǎn)子受到兩種不同的電磁力：洛侖茲力和麥克斯韋力對場中載流導(dǎo)體施加的力稱為洛倫茲力。它沿切向方向作用在轉(zhuǎn)子表使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，它的主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。動力磁懸浮軸承的旋轉(zhuǎn)茲力產(chǎn)生的。磁懸浮軸承不僅要產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的洛侖茲力，還要在轉(zhuǎn)子徑向上產(chǎn)這個力來源于定子和轉(zhuǎn)子之間的磁拉力，即麥克斯韋力。麥克斯韋力率的磁性物質(zhì)（如空氣和鐵芯）邊界上產(chǎn)生的表面張力，該力的方向表面向外，其大小與轉(zhuǎn)子表面磁密平方成正比，麥克斯韋力是使轉(zhuǎn)子力磁懸浮軸承的定子與轉(zhuǎn)子同心且給繞組通以對稱的三相正弦電流時布，作用在轉(zhuǎn)子上的麥克斯韋合力為零，如圖 1.2(a)所示。當(dāng)定子、時即轉(zhuǎn)子發(fā)生偏心（偏向右上方）時，如圖 1.2(b)所示，會引起氣隙

(a) x 方向懸浮力的產(chǎn)生 (b) y 方向懸浮力的產(chǎn)生懸浮軸承數(shù)學(xué)模型2 節(jié)分析可知：動力磁懸浮軸承的懸浮支撐取決于定子中兩套繞組之間的作用。若對徑向懸浮力進行控制，必須首先建立動力磁懸浮和徑向懸浮力的數(shù)學(xué)模型。與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換力磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)矩繞組結(jié)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動原理與三相異步電機相同機時，通常要把轉(zhuǎn)子側(cè)的電阻和電感折合到定子側(cè)之后，再等效三子回路。圖 1.4 為定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組關(guān)系得等效電路圖。圖 1.3 懸浮力產(chǎn)生原理Fig.1.3 Generation of Magnetic Levitation

【參考文獻】：
期刊論文
[1]探頭線圈厚度對電渦流位移傳感器性能影響的研究[J]. 胡業(yè)發(fā),武志鵬,王春麟.  電測與儀表. 2006(04)
[2]磁懸浮軸承——新型機械零件[J]. 劉永兵,宋方臻,宋波,常素芳.  現(xiàn)代零部件. 2006(04)
[3]磁懸浮支承技術(shù)在機床中的應(yīng)用[J]. 張鋼,白華,王春蘭,周罡.  機械工程師. 2005(08)
[4]HD7279A芯片在測控系統(tǒng)人機接口中的應(yīng)用[J]. 方漢學(xué),胡桂苓,鄭昆明.  電子器件. 2005(01)
[5]基于探測線圈的無軸承異步電機氣隙磁場測量方法研究[J]. 王曉琳,林盈杰,鄧智泉,嚴(yán)仰光.  中國電機工程學(xué)報. 2004(10)
[6]基于逆變器開關(guān)狀態(tài)的無軸承異步電機懸浮系統(tǒng)獨立控制[J]. 張宏荃,王曉琳,鄧智泉,嚴(yán)仰光.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2004(05)
[7]感應(yīng)型無軸承電機的優(yōu)化氣隙磁場定向控制[J]. 賀益康,年珩,阮秉濤.  中國電機工程學(xué)報. 2004(06)
[8]感應(yīng)型無軸承電機磁懸浮力解析模型及其反饋控制[J]. 年珩,賀益康.  中國電機工程學(xué)報. 2003(11)
[9]無軸承異步電機懸浮子系統(tǒng)獨立控制的研究[J]. 鄧智泉,王曉琳,李冰,何禮高,嚴(yán)仰光.  中國電機工程學(xué)報. 2003(09)
[10]無軸承異步電機的轉(zhuǎn)子磁場定向控制[J]. 鄧智泉,王曉琳,張宏荃,李冰,何禮高,嚴(yán)仰光.  中國電機工程學(xué)報. 2003(03)



本文編號：3620563