【摘要】：永磁平面電機在結(jié)構(gòu)多樣性、推力密度、控制精度、低速性能、能量損耗等方面較傳統(tǒng)電機具有較大的綜合優(yōu)勢,因此一直吸引著國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界進行不斷的研制和更新。本文以動圈式永磁平面電機為研究對象,在建立受力模型、解耦運動控制、z軸上動子的起浮和下降運動控制、xy平面上的動子無位置傳感器運動控制等方面進行了研究,具體內(nèi)容如下:1.介紹了動圈式永磁平面電機的基本結(jié)構(gòu)、定子Halbach永磁陣列的磁場解析數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出動子線圈的受力解析數(shù)學(xué)模型,總結(jié)了動圈式永磁平面電機的平面運動下的基本方程,提出了動圈式永磁平面電機的靜止三相/移動兩相坐標變換矩陣,做功電流和去耦電流新理論,并基于此概念推導(dǎo)了電磁力電流分配方程及其他相關(guān)變換矩陣,在數(shù)學(xué)化的總結(jié)后,將動圈式永磁平面電機的控制引入到做功和去耦域進行討論,并進行電壓型電磁力控制系統(tǒng)的設(shè)計。2.分析了動子在移動坐標系下電磁力控制方法下在z軸上的運動過程,提出了“假氣隙點”概念,推導(dǎo)出了“假氣隙點”位置與期望氣隙點位置的數(shù)學(xué)關(guān)系表達式和動子起浮至期望氣隙點和下降至零高度的時間計算積分公式,并給出了平穩(wěn)起浮和下降控制策略。“假氣隙點”現(xiàn)象表現(xiàn)為:動子停留在零位置時,對線圈分配“假氣隙點”恒定電流,在此電流驅(qū)動下動子運行至期望氣隙點處速度為零;動子懸浮在期望氣隙點位置時,對線圈分配“假氣隙點”恒定電流,在此電流驅(qū)動下動子運行至零位置處速度為零。利用上述現(xiàn)象,通過切換電流使動子在零位置和氣隙點之間平穩(wěn)移動。仿真結(jié)果表明動子運行誤差、抖動很小,證明了控制策略的正確性。3.結(jié)合電路能量守恒定律,提出了利用卡爾曼濾波算法進行狀態(tài)估計得到的動子位置信息來進行電磁力控制產(chǎn)生作用于動子的懸浮力和水平推力的無位置傳感器控制策略。該策略通過實時獲取動子線圈端電壓和端電流計算得出總功率,減去動子線圈消耗熱功率得到推力作用于動子的機械功率,此機械功率在恒定推力控制下反應(yīng)動子采樣時間間隔內(nèi)位移的大小,以此建立動子位置、速度、加速度的卡爾曼濾波估計算法模型。在此基礎(chǔ)上,針對控制算法以及控制策略的所產(chǎn)生的推力進行仿真,仿真結(jié)果驗證了控制策略的正確性。
【圖文】：

動圈式永磁平面電機的基本結(jié)構(gòu)俯視圖

動圈式永磁平面電機的基本結(jié)構(gòu)正視圖
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM351

【參考文獻】

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本文編號：2705792