考虑涡流阻尼的自传感磁轴承研究

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1、硕士学位论文论文题目：考虑涡流阻尼的自传感磁轴承研究作者姓名于振杰指导教师胥芳(教授)，胡雄心(讲师)学科专业机械工程培养类别全日制学术型硕士所在学院机械工程学院提交日期2017年5月浙江工业大学硕士学位论文（学术型）考虑涡流阻尼的自传感磁轴承研究作者姓名：于振杰指导教师：胥芳(教授)、雄心(讲师浙江工业大学机械工程学院2017年5月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterRsearchonS

2、elf-sensingMagneticBearingswithDamperCo-LocatedCandidate:YuZhenjieAdvisor:XuFang(Professor),HuXiongxin(Lecturer)CollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyMay2017浙江工业大学硕士学位论文（学术型）考虑涡流阻尼的自传感磁轴承研究摘要随着高速旋转机械的不断发展和应用，对转子支承的要求越来越高，其中磁悬浮轴承以

3、其无摩擦，寿命长，无需润滑等特性而倍受青睐。磁轴承中采用分离式的位移传感器来测量转子的位置既增加了磁悬浮轴承的制造成本，又因为位置的测量点和控制施加点异位造成磁悬浮轴承系统的失稳。自传感磁轴承运用磁轴承电感变化来估计转子位移，降低了磁轴承系统制作成本的同时又规避了分离式位移检测在控制过程中带来的问题。同时涡流阻尼伴随在自传感磁轴承之中，对于涡流阻尼的认识还存在不足，所以伴随涡流阻尼自传感磁轴承的研究有重要意义。本文针对考虑了涡流阻尼自传感磁轴承的相关问题进行研究。分析磁轴承的电磁特性和机械特性，由

4、于自传感磁轴承伴随阻尼认知难，自传感算法存在过多中间环节的问题，提出了一种包含了伴随涡流阻尼的直接电流采样法的自传感磁轴承模型。简化自传感磁轴承的自传感算法的同时，量化说明涡流阻尼对自传感磁轴承的影响。首先本文介绍了磁轴承系统的工作原理，相较于以往忽略转子振动引起的电动势的电感模型，选择基于磁通的电感模型，考虑了转子运动对磁轴承电感的影响，建立了单自由度线性磁轴承动力数学模型，引入磁矢位中间变量，建立磁轴承系统在运行过程中伴随的电生涡流阻尼和动生涡流阻尼的数学模型。其次，基于考虑涡流阻尼的磁轴承模

5、型，推导包含磁轴承转子振动速度项的三阶磁轴承数学模型，结合磁轴承的电气和机械参数的特性，分析其自传感的实现基本原理。并且提出自传感过程中的相位和幅值补偿策略。然后分析双边对称的PWM信号作用下的磁轴承电感电流特性，提出对电流的抽样策略进而实现磁轴承的自传感算法。再次，通过MATLAB/Simulink仿真环境建立考虑了涡流阻尼的自传感磁轴承数学模型。选取相应的仿真参数和磁轴承的结构参数。对磁轴承的自传感算法和涡流阻尼的相关特性进行仿真分析。分析了自传磁轴承阶跃信号作用下的自传感特性以及正弦扰动下的

6、自传感相关特性，可以实现磁轴承自传感。最后通过搭建磁轴承微动位移平台，实验结果表明自传感算法可以较准确跟踪位移传感器输出的位移信号。根据微动位移平台的本身性质，验证动生阻尼的存在，同时通过电涡流的形成原理，在同一组控制参数的情况下分别对叠片转子，和非叠片转子的控制效果进行比较，结果表明由于电生涡流阻尼和动生涡流阻尼的存在，使磁轴承存在一定的自稳特性。关键词：自传感,PWM功放,涡流阻尼,磁轴承I浙江工业大学硕士学位论文（学术型）RESEARCHONSELF-SENSINGMAGNETICBEARI

7、NGSWITHDAMPERCO-LOCATEDABSTRACTThehigh-speedrotatingmachineryismoreandmoreusedinindustrialfield.Magneticbearingsisverypopularbecauseoflonglife-time,frictionlesspropertyandnolubrication.Inmanyapplicationofmagneticbearings,aneedtoeliminatediscretepositi

8、onsensorsmayariseeithereconomicorreliabilityconsiderations.Magneticbearingswhichestimatethepositionfromtheinformationavailableintheelectromagnetsignalsarereferredtoasself-sensingmagneticbearingsreducedcostandavoidtheaboveproblems.Atthesametime