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无轴承电机控制理论研究

柏仓  
【摘要】: 无轴承电机是根据产生磁悬浮力的电磁轴承与普通交流电机定转子在结构上的相似性,人为的将产生磁悬浮力的原电磁轴承绕组嵌放进交流电机的定子绕组中,两个绕组产生的磁场经耦合后在气隙空间中产生一种特殊的磁场,通过控制这种特殊磁场的旋转速度和分布从而产生能使电机转子同时具有旋转和自悬浮支撑的能力。由于其巨大的应用价值和复杂的运行控制,近年来已成为高速及超高速交流传动领域研究的热点。 论文在深入分析无轴承异步电机基本工作原理的基础上,推导了其数学模型,为电机的稳定悬浮运行控制奠定了理论基础。 为了简化系统,提高运行性能,本文提出了无轴承异步电机改进转矩绕组气隙磁场定向和改进转矩绕组转子磁场定向两种改进的矢量控制策略,并且应用MATLAB/Simulink软件建立了上述两种高性能矢量控制策略的控制系统模型,并分别进行了仿真研究,仿真结果证明了本文提出的改进磁场定向控制策略的正确性和有效性。 在悬浮独立控制部分,本文提出了一种基于DRNN神经网络自整定PID控制的悬浮绕组气隙磁链闭环控制方法,仿真解结果证实上述方法能显著改善转子的悬浮性能。 最后,因为机械式位移传感器的固有缺陷,采用机械式传感器检测转子位置信息将严重限制无轴承电机高速性能的发挥,因此本文根据悬浮绕组气隙磁链互感分量中含有转子径向位移信息的特点,提出了一种利用悬浮绕组气隙磁链互感分量计算转子径向位移的自检测方法,实现了无轴承电机无位移传感器稳定运行。


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