动力磁悬浮轴承径向位移自检测系统的研究

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1、摘要摘要力磁悬浮轴承(PowerMagneticBearing简称P．MB)，也称为无轴承电机，足近．k．；出的一种新型电动机，在原理上是以普通的电机为基础，在定子上安装有两套不：汲数的绕组，使其电磁铁提供的磁场不仅可产生支承转子的径向力，而且还可产生驱亏．传子的扭矩。由于其具有结构简单、制造方便、可靠性高、适合超高速运行等特点，目的已成为电机研究领域中的一个新热点。目前工业领域中应用广泛的大多是传统的磁悬浮轴承，需要5～10个非接触式位移传感器来检测转子的位移，由于位移传感器的存在，使磁悬浮轴承的轴向尺寸变大、系统的动态性能及可靠性降低。又由于机械结构上的限制，

2、使传感器不能装在磁悬浮轴承的中问，这样就造成系统的控制方程相互耦合，系统的控制器设计复杂。此外，由于位置传感器的价格较高，从而导致整个磁悬浮轴承系统的价格偏高，大大限制了它在工业上的推广应用。本文基于动力磁悬浮轴承的基本运行原理，分析了计及转子偏心的悬浮力表达式，推导出悬浮绕组自感与转子径向偏移量之间的数学模型：基于动力磁悬浮轴承径向位移自检测运行原理，设计出采用高频信号的转子径向偏移量的检测电路；分析了转子偏心时悬浮绕组与转矩绕组的磁链关系，推导出基于U．I模型的悬浮绕组独立控制算法；采用DSP(TMS320LF2407A)作为主控芯片，设计出动力磁悬浮轴承的径

3、向位移自检测控制系统。关键词：动力磁悬浮轴承：径向位移自检测；无位移传感器人迓交通人学I：’≯硕I．．≯f青论史AbstractPowerMagneticBearing，alsoknownasBearinglessMotors，hasbeenproposedasanewtypeofmotorinrecentyears．Inprinciple，itisbasedonthegeneralMotors．Twodifferentsetsofwindingsareinstalledonthestator,whichenablethemagneticfieldprovided

4、byelectromagnetsnotonlytoproducetheradialforcetosupporttherotor，butalsotodrivetherotor．Becauseofitssimplestructure，easymanufacturing，highreliability，suitabilityforultra—high—speedoperation，etc．，thecurrentresearchinthemotorfieldhasbecomeanewhotspot．Atpresent，thetraditionalmagneticbeari

5、ngsarewidelyusedinindustries．Todetecttherotordisplacement，5to10non—contactdisplacementsensorsareneeded．Theexistenceofdisplacementsensorwillincreasetheaxialsizeofmagneticbearingsystem，andbadlyaffectthedynamicperformanceandreliability．Alsoasaresultofstructurallimitations，thesensorcannot

6、beinstalledinthemiddleofmagneticbearings，whichmakestheequationsofthesystemcoupling，andthedesignofsystemcontrollerbecomesmorecomplicated．Inaddition，thehighpriceofthepositioningsensorresultsinthehighpriceoftheentiresystemofmagneticbearing，whichwillgreatlylimititsindustrialapplications．I

7、nthisthesis．theexpressionofthelevitationforceconsideringrotoreccentricityiSanalyzed，andthemathematicalmodlebetweentheself-inductanceoflevitationwindingsandradialoffsetsisderived，basingontheoperatingprinciplesofthepowermagneticbearing；thedisplacementdetectioncircuitusinghigh—frequencys

8、ignal