磁悬浮盘式开关磁阻电机的研究与设计

论文摘要

近年来抗磁性磁悬浮技术的研究已经在国外慢慢兴起,并且已经应用到一些高技术领域。利用常温下的抗磁性物质实现无源磁悬浮,其系统简单可靠性提高,系统体积和重量减小,不仅摆脱了机械轴承对SRM转速的限制,也有望降低电机运行过程中产生的振动和噪声,具有寿命长、无机械摩擦、无须润滑等优点,在工程技术上有重大的意义。本文介绍了磁悬浮盘式开关磁阻电机的基本结构、数学模型、运行方式和控制方法。设计了一种盘式开关磁阻电机无位置传感器控制系统。在该系统的硬件设计中,首先论述了功率变换器以及基于TMS320LF2407的数字控制系统两大部分,包括DSP控制电路、A/D采样电路,无位置传感器控制电路,键盘电路等。尤其是设计了依据检测非励磁相互感电压无位置传感器方案。整个系统结构紧凑、工作可靠。在系统的软件设计中,给出了DSP控制系统的主程序和重要的中断子程序的程序流程图,依据经典控制理论,从内环到外环对系统电流环和速度环进行了设计,实现了系统的全数字控制。根据设计制作的模型样机及其驱动控制系统进行了电机运行实验,取得了相关数据和波形。结果证明本文所提出的设计和控制方案是可行的。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的目的及其意义
• 1.2 抗磁性磁悬浮的发展背景
• 1.3 微特电机与开关磁阻电机的发展现状与研究方向
• 1.3.1 微特电机与开关磁阻电机的发展现状
• 1.3.2 SRD系统的研究方向
• 1.3.4 论文的工作内容和工作方案
• 1.4 本章小结
• 第二章 磁悬浮开关磁阻电机
• 2.1 悬浮开关磁阻电机的基本结构
• 2.2 磁悬浮开关磁阻电机的工作原理
• 2.3 磁悬浮开关磁阻电机的设计
• 2.3.1 基于理想线性模型的SRM分析
• 2.3.2 开关磁阻电机本体的设计
• 2.4 悬浮试验和仿真
• 2.4.1 检测抗磁体
• 2.4.2 抗磁性悬浮试验
• 2.4.3 抗磁性悬浮仿真
• 2.5 本章小结
• 第三章 功率变换器研究与设计
• 3.1 功率变换器研究
• 3.1.1 功率变换器常见的主电路形式
• 3.1.2 功率开关器件和续流二极管的选用
• 3.2 主绕组功率变换器及其驱动电路
• 3.2.1 主绕组功率变换器
• 3.2.2 主绕组功率变换器驱动电路
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于DSP的开关磁阻电机控制器硬件设计
• 4.1 DSP芯片简介
• 4.2 控制器硬件电路设计
• 4.2.1 转子位置检测电路
• 4.2.2 PWM输出电路
• 4.2.3 A/D采样电路
• 4.2.4 故障检测与保护电路
• 4.2.5 键盘电路
• 4.2.6 JTAG下载电路
• 4.2.7 时钟源电路
• 4.2.8 复位电路
• 4.2.9 SRAM扩展接口
• 4.3 控制器电源设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 控制系统软件设计
• 5.1 总的设计思路
• 5.1.1 主程序设计
• 5.1.2 初始化子程序
• 5.1.3 A/D采样程序设计
• 5.2 控制方式和算法
• 5.2.1 控制方式
• 5.2.2 数字PID的实现
• 5.2.3 电流闭环控制
• 5.2.4 速度闭环控制
• 5.3 DSP中断的应用
• 5.3.1 TMS320LF240x中断概述
• 5.3.2 DSP中断编程方法和问题
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统实验波形及分析
• 6.1 控制系统硬件实物图
• 6.2 实验波形及分析
• 6.2.1 电流PI控制实验结果
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集