【摘要】：在全球能源緊缺大背景下,提高家用空調(diào)冰箱的核心部件——壓縮機(jī)的工作效率,將意味著減少大量無用的能源消耗。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)不僅需要成本較高的集成電路板完成控制,而且需要傳動(dòng)裝置將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng),存在效率不高和損耗嚴(yán)重等問題。而直線壓縮機(jī)則是直接驅(qū)動(dòng)活塞做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),其中動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)因永磁體的高強(qiáng)磁性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而具有廣闊的發(fā)展前景。目前,動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)的研究還不成熟,一方面是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工制造的問題,另一方面是工作環(huán)境下的抗干擾能力和效率提高的問題。但隨著工程電磁學(xué)、電力電子和控制科學(xué)的發(fā)展,問題逐漸有了解決思路,活塞行程直接影響壓縮機(jī)的排氣量進(jìn)而影響運(yùn)行效率,本文把壓縮機(jī)的行程控制作為研究重點(diǎn),使系統(tǒng)具備更高的控制精度和良好的抗擾動(dòng)性能。本文主要結(jié)合電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和智能控制算法等方面內(nèi)容來探索提高動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)工作效率的可行性方案。本文首先介紹了動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu),建立并分析了動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)的磁路模型、機(jī)械系統(tǒng)模型和電磁系統(tǒng)模型等數(shù)學(xué)模型。然后,對動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)進(jìn)行有限元仿真分析,分析永磁體運(yùn)動(dòng)過程的活塞推力變化規(guī)律,分別對直線電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行永磁體的軸向推力分析,最終給定一套可行的動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。接著,以建立的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)搭建了動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)的Simulink仿真模型,并分別采用PID控制器和模糊PID控制器對活塞位移進(jìn)行仿真并分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)模糊PID控制器在活塞位移控制的穩(wěn)定性和精確性上具有明顯優(yōu)勢。最后,搭建了基于dSPACE的半實(shí)物運(yùn)動(dòng)控制仿真平臺(tái),分別進(jìn)行了開環(huán)空載實(shí)驗(yàn)、PID控制和模糊PID控制下的空載擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)和負(fù)載實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析,模糊PID控制可使活塞行程更大,跟蹤速度更快、誤差更小,抗干擾能力更強(qiáng);負(fù)載下可輸出更高的排氣量,工作效率可達(dá)82.53%。結(jié)果表明,本課題提出的結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略和控制策略可明顯提高動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)的性能。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM925.12
【圖文】：

圖 2-1 動(dòng)磁式直線壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖式直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)的簡化模型圖，因永磁體質(zhì)量部件，即可忽略動(dòng)子的慣性作用，忽略機(jī)械支撐運(yùn)行所必需的核心構(gòu)成部分的系統(tǒng)進(jìn)行分析。如

簡化運(yùn)動(dòng)模型圖

（a）電路分析法 （b）磁路分析法圖 2-4 磁路建立過程由圖 2-4(a)可推公式（2.3），以同樣的原理類推由圖 2-4（b）可得公R C LUiR R R

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2778761