磁浮开关磁阻电机悬浮控制技术研究

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1、北京交通大学硕士学位论文磁浮开关磁阻电机悬浮控制技术研究姓名：赵楠申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：葛宝明20071201北京交通大学硕士学位论文中文摘要摘要：磁浮开关磁阻电机将传统磁轴承结构与开关磁阻电机绕组集成到一起，从而实现转子的旋转和悬浮控制。它结合了开关磁阻电机结构简单、高速性能好的特点，与磁轴承的无磨损、无摩擦等优点，在高速电机、航天等领域有着广泛的应用前景。本文首先对国内外磁浮开关磁阻电机控制技术进行了综述。其次，详细分析了磁浮开关磁阻电机的非线性精确模型，以及在零偏磁方式下的悬浮模型。依据该非线性模拟，利用反馈线性化理论，以及PID控制方法，研究了控制

2、策略，并利用稳定判据，讨论了PID控制中参数的选取，进行了轴向和径向悬浮的仿真，结果验证了所提控制方法的可行性。同时，针对轴向悬浮和径向悬浮时对电流要求的不同，在电流环分别采用PI控制和滞环控制以有效控制各自电流。针对磁浮系统的非线性特性，在反馈线性化的基础上，结合滑模变结构控制理论，设计了磁浮开关磁阻电机的滑模变结构控制器，研究了滑动模态存在的条件，并进行了仿真验证。基于双DSP建立了磁浮开关磁阻电机控制器，对5kW实验样机进行了控制。编制了悬浮和旋转控制程序，实现了电机转子的悬浮和旋转运行，并对轴向悬浮进行了加载实验，结果表明系统能够有效克服负载干扰，稳定悬浮于设定位置。关键词：磁

3、悬浮：开关磁阻电机；非线性控制；滑模变结构控制；数字控制分类号：TM352；TMl33．3北京交通大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACT：mmagneticsuspendingswitchedreluctancemotor(SRM)combinestheactivemagneticbeatingintoaconventionalSRM，SOthattherotorshaftmaysuspendandrotateatthetime．ThemagneticsuspendingSRMnolongastheadvantagesofsimplestructure，hi曲speedlik

4、esRM，butalsohastheadvantagesofnoabrasion，nofrictionlikeactivemagneticbearing．Itwillbewidelyusedinhighspeedmotors，spaceflightandSOon．nlecontroltheoriesarementionedinthepaper．11lenonlinearmodelandzero．biascontrolmodelisestablishedbyanalyzingthemagneticsuspendingSRMcontrolmodeltheoretically，Thecont

5、rolmethodsareputforwardbasedonfeedbacklinearizationmethodandPIDcontrolmethod．111eparametersarealsodiscussedaccordingRouthcriterion．BasedonMATLAB／Simulink,thesimulationmodeloftheaxialsuspendingandradialsuspendingwasderivedinordertOprovethefeasibilityofthecontrolmethods．Consideringthedifferencebet

6、weentheradialsuspendingandaxialsuspending，thecurrentofaxialwindingiscontrolledbyPIcontroller,andthecurrentofaxialwindingiScontrolledbyhysteresisCurrentController．AnewcontrollerisdesignedbasedonSlidingModeVariableStructureControlandfeedbacklinearizationmethod．Theexistenceconditionofslidemodecontr

7、olwas西ven．Bysimulation，thevalidityofcontrollerformagneticsuspendingswitchingreluctancemotoriStested．111edigitalcontrolsystemisdesignedonthebasisofthedouble—DSP．andthemodelmachineiS5kilowatt．n圮experimentresultsveilfythatthero