基于dsp无轴承异步电机解耦控制的研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要近30年发展起来的无轴承异步电机利用磁场力实现转子在空间稳定的悬浮，同时具备驱动和自悬浮能力，实现了转子和定子之间没有任何的机械接触。J下是由于无轴承异步电机无需独立的径向磁轴承的支撑、可靠性高、可微型化等特点，在数控铣床高速电主轴、高速电机领域得到了越来越广泛的应用；同时，因其无需独立的偏转磁场、磁悬浮功耗降低，在飞轮储能、生物、化学、医疗、核能等领域也有非常广阔的应用前景。因此对于无轴承异步电机的研究有深远意义和实用价值。本文在分析无轴承异步电机的结构与运行机理的基础上建立了无轴承异步电机的数学模型，根据基于转子磁场定向的SVPWM

2、控制理论，进行了无轴承异步电机的仿真研究，并进一步研究了基于电压空间矢量的直接转差线性控制的方法，提高了无轴承异步电机的运行效果，最后建立数字系统。主要研究工作如下：(1)根据无轴承异步电机的结构与运行机理，建立了无轴承异步电机的完备的数学模型，参考普通异步电机的数学模型的推导方法，从电感系数矩阵出发，得到旋转运动基本方程式、可控径向悬浮力基本方程式、转子发生偏心位移时不平衡径向磁拉力公式及转子悬浮系统的运动方程，从而为控制系统的设计带来极大的方便。(2)针对无轴承异步电机在转矩绕组和悬浮力之间存在的强耦合性，提出了基于转子磁场定向的SVPWM控制方法，大大减

3、少了电机的谐波损耗，降低了转矩脉动，使电机稳定运行，在此基础上采用转子磁场定向控制，实现了无轴承异步电机的电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制。利用MATLAB搭建了仿真模型，为数字控制系统的实现奠定了基础。(3)进一步提出了基于电压空间矢量的直接转差线性控制的方法，相比于传统的控制方法，增强了直流母线电压的利用率，减小了转矩脉动，通过对转差角速度的直接控制，不含坐标变换，无电流环，只需辨识定子磁链，使电机的运行更加平稳，具有较好的静、动态特性。详细介绍了其实现原理并利用MATLAB搭建了仿真模型，为数字控制系统的实现奠定了基础。(4)基于TI公司的TMS320

4、F2812DSP芯片设计了无轴承异步电机的数字控制系统，主要在硬件电路的设计与软件部分的设计进行了阐述，详细给出了软硬件的电路组成与基本的调试方法，利用实验室的样机，对基本的控制方法进行了验证，得到良好的控制效果，验证了系统的稳定性能和动态特性。关键词：两自由度无轴承异步电机，SVPwM，转子磁场定向，直接转差线性控制，MATLAB，数字控制系统，DSP江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWitllthedeVelopmelltofbea血舀eSsinductionmotorforalmost30years，therotorc锄achieveStablesus

5、pensioninSpaceduetotheeXist朗ceofthema印“cfieldfbrceS．Inaddition，t11emotorc锄beachieVedselosuspeIlsionandselfdriVellwithoutanymechanicalcontactbeMeeIltherotor锄dstator．Becausebe撕n西essmotorSdoesnotneed豫dialma印eticbe州ngsforind印endentsupport，andhashi曲reliability'easy-to-beminiaturized柚doth

6、ercharact嘶stics，itiswidelyusedinhigh．speedmachine，high-speedelect—cspindleofCNCmachine，centriRlges，compressor，flywheelene玛ystora伊andtllrbomolecularpumpsandotherindustrialequipments．Meanwhile，thereisnoind印endentdeflectionma印eticfield，thusthema印eticleVitationpowercons啪aptioncanbereduc

7、ed．SoitalsohasaVerybroadapplicationprospectsinthe6eldofnywheelene唱ystorage，biolo舀cal，ch咖ical，medical，nuclear．Overall，thebearin酉essinductionmotorarereallyfar-reachingandhaSasi印ificancepracticalValue．Thispapermainlydescribe行omthefollowingaspects：theoperationmechanismofbe撕nglessinducti

8、onmotor，theestablis