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动力磁悬浮轴承控制系统研究

论文摘要

动力磁悬浮轴承(Power Magnetic Bearing简称动力磁轴承)是一种集旋转与悬浮功能于一体的新型磁轴承。由于动力磁轴承悬浮控制绕组与转矩控制绕组同时叠绕在定子槽内，并以转矩控制绕组的旋转磁场作为产生悬浮力的偏置磁场，因此，在空间利用率、电磁效率等方面均有所提高。本文在深入分析动力磁轴承悬浮机理的基础上，建立了磁悬浮力的数学模型，进而得出了动力磁轴承系统可控悬浮力及转矩绕组的运动方程。在转矩绕组中引入矢量控制技术，采用转子磁场的定向控制算法，获得了气隙磁链的幅值及转子的位置角。实现了转矩绕组和悬浮绕组的解耦控制，从而完成转子的悬浮控制，为动力磁轴承控制系统的设计奠定了理论基础。本文设计出以TMS320LF2407A单数字信号处理器(DSP)为核心的数字控制系统，实现了转子位移、速度、电流等参数的监测及信号处理；并根据模型参数与特点，设计出控制系统的软件流程图，基于汇编语言的模块化技术，对各个模块的DSP实现进行了详细的描述，并在CCS2.2环境下运行调试，从而完成了整个控制系统的软件设计。此外，本文借助MATLAB的Simulink对整体控制系统进行了仿真，并对仿真结果进行分析、校正，表明了控制算法的可行性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 绪论
  • 第一章 动力磁轴承工作原理及其数学模型
  • 1.1 动力磁轴承工作原理
  • 1.1.1 异步电机工作原理
  • 1.1.2 磁悬浮轴承工作原理
  • 1.1.3 动力磁轴承工作原理
  • 1.2 动力磁轴承悬浮力数学模型
  • 1.3 动力磁轴承运动方程
  • 1.3.1 悬浮力运动方程
  • 1.3.2 转矩绕组运动方程
  • 本章小结
  • 第二章 动力磁轴承控制策略及其研究
  • 2.1 坐标系与坐标变换
  • 2.2 矢量控制思想
  • 2.2.1 转矩绕组定子磁场定向控制
  • 2.2.2 转矩绕组气隙磁场定向控制
  • 2.2.3 转矩绕组转子磁场定向控制
  • 2.2.4 三种控制算法比较
  • 2.3 转子磁链观测器
  • 2.4 悬浮绕组控制算法
  • 2.5 悬浮转子位移控制
  • 2.5.1 PID控制算法
  • 2.5.2 PID控制器参数整定
  • 本章小结
  • 第三章 动力磁轴承控制系统设计
  • 3.1 控制系统框图
  • 3.2 控制系统软件实现
  • 3.2.1 转速模块DSP实现
  • 3.2.2 转子磁链观测DSP实现
  • 3.2.3 电流PI调节器实现
  • 3.2.4 空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法实现
  • 3.2.5 悬浮位移PID算法实现
  • 3.3 坐标变换模块实现
  • 3.4 DSP定标及其实现
  • 3.5 控制系统的软件调试
  • 3.5.1 CCS2.0运行环境
  • 3.5.2 程序调试
  • 本章小结
  • 第四章 动力磁轴承控制系统仿真及结果分析
  • 4.1 MATLAB软件简介
  • 4.1.1 MATLAB发展及其主要特点
  • 4.1.2 Simulink工具箱简介
  • 4.2 控制系统MATLAB仿真
  • 4.2.1 转矩绕组转速调节仿真
  • 4.2.2 转子位移悬浮仿真
  • 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕（博）士学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/193c40351238c20e026480b2.html