五自由度磁悬浮电机的数字控制系统

数字控制系统具有高度集成化的控制电路、强大的数据处理能力、精确的控制精度和稳定的工作性能,是实现高性能磁悬浮控制技术的有效手段。在介绍五自由度磁悬浮电机的结构及其控制策略的基础上,设计了以TMS320F2812为核心、以复杂可编程逻辑器件（CPLD）为接口电路的数字控制系统,对其硬件构成及软件设计进行了详细说明。试验结果表明：该数字控制系统不仅能够满足磁悬浮电机控制系统的要求,而且易于实现各种先进的控制策略。     

一种新型混合转子结构无轴承电动机磁悬浮力的矢量控制

无轴承电机具有无机械磨损和噪声等优点，其转子旋转和悬浮的电磁转矩和磁悬浮力皆由电机本身产生。在对不同转子结构转矩和磁悬浮力进行有限元对比分析的基础上，该文提出了一种兼有永磁式和感应式转子共同优点的新型混合转子结构。该电机不仅能产生大的电磁转矩和磁悬浮力，而且提供了通过电流矢量定向实现悬浮力解耦控制的途径。基于数字信号处理器DSP(TMS320C32)和复杂可编程逻辑芯片CPLD(Xilinx)，构建了混合转子无轴承电机的控制系统，实现了悬浮力矢量控制策略。试验结果表明该文所提出的新型无轴承电机的设计与控制策略是可行的。     

CPLD在双凸极电动机数字控制系统的应用研究

介绍了12/8极电励磁双凸极电机的电机结构。通过分析其电动运行的工作原理,设计并实现了以复杂可编程逻辑器件为核心的数字控制系统,根据硬件角度倍频以及换相控制的方法实现了三相三拍和三相六拍标准角度及提前角度控制。结果表明,文中设计的数字控制系统很好的完成了对电机各种控制策略下的电动运行实验,具有可靠性高,动态响应快等优点。最后通过实验波形,简单的分析了在不同控制策略,同等输出功率下,直流母线电压间的大小关系。     

磁悬浮无轴承电机的解耦控制

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承;通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能。无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一。无轴承电机的解耦控制是控制系统设计的关键。论文介绍了目前无轴承电机解耦控制的基本原理和方法,并进行了对比和分析,可针对不同电机来设计控制系统。     

无轴承电机悬浮控制系统的设计

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和交流电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承。通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机的转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能。无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一,无轴承电机悬浮控制系统设计是该研究的关键。论文介绍了无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计出了基于转矩绕组转子磁场定向的悬浮控制系统。     

无轴承电机悬浮控制系统的设计

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和交流电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承。通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机的转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能。无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一,无轴承电机悬浮控制系统设计是该研究的关键。介绍了无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计出了基于转矩绕组转子磁场定向的悬浮控制系统。     

无轴承薄片电机转子磁场定向控制系统实现

无轴承电机是具有磁轴承优点的一种新型电机,其中无轴承薄片电机是无轴承电机中简单且实用的-种,具有重要的研究和应用价值.采用转子磁场定向控制策略,设计了无轴承薄片电机数字控制系统,研制了以TMS320LF2407为核心的控制系统硬件和软件.实验结果表明,研制的数字控制系统参数调整方便,性能参数满足无轴承薄片电机的控制要求.     

片状无轴承磁电机的研究

研究了一种新型的片状无轴承永磁电机的工作原理和结构设计，只须控制转子的两个径向自由度，就能够实现磁悬浮并驱动电机旋转；当电机极对数33时，径向磁悬浮力与电机转矩互不耦合，可以独立设计磁悬浮轴承与电机的控制系统；提出了新的、工艺性好的绕线方法，只需在单个磁极上绕线，不需要跨磁极绕线；研制了电气控制系统，包括双向电流型开关功率放大器、PID控制器等；设计、制造了内转子式的片状无轴承永磁电机样机；试验研究表明，研究的片状无轴承永磁电机成功地实现了磁悬浮，最高转速达到了3300 r/min，转子振幅<20 mm。     

基于DSP的8／6极开关磁阻电机调速控制技术研究

开关磁阻电机调速系统由专用电机及其配套控制装置组成,是典型的机电一体化控制系统.介绍了以8/6极开关磁阻电机(SRM)为被控对象,TMS320LF2047作为控制器,以低速电流斩波控制、高速角度控制为控制策略,实现了全数字的开关磁阻电机调速系统的控制.通过CCC控制方式和APC控制方式的系统仿真与试验表明,开关磁阻电机具有良好的调速性能,控制特性满足中速电机的控制要求.     

无轴承永磁同步电机控制系统设计与仿真

无轴承永磁同步电机是自身具有磁悬浮轴承功能的新型特种电机，是一个复杂的强耦合的非线性系统，建立无轴承永磁同步电机径向悬浮力和电机数学模型，是设计无轴承永磁同步电机控制系统的前提，实现其径向悬浮力和电磁转矩之间的解耦控制是电机稳定运行的基本条件。该文在介绍无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理的基础上，推导了径向悬浮力和电机数学模型，采用基于转子磁场定向控制策略设计了无轴承永磁同步电机矢量控制系统，利用Matlab的Simulink工具箱构建了矢量控制系统，对无轴承永磁同步电机的转速、转矩及转子起浮性能进行了仿真。仿真结果表明控制系统不仅可以实现转子稳定悬浮，而且电机具有良好的动态性能。     

基于三电平斩波器的双电磁铁磁浮系统控制方法

在电磁悬浮系统中,由于模型的强非线性,很难实现动子在不同气隙下的稳定悬浮,需要解决系统严重的非线性问题。同时,传统的两电平斩波器驱动方式会带来较大的电流纹波,减小电流控制精度。因此针对单自由度双电磁铁磁浮平台,建立了系统的二阶电流型非线性数学模型,通过三电平控制方法,减小悬浮电流纹波,且升高母线电压后不影响电流精度。结合PID控制器,设计了精确反馈线性化的双电磁铁工作电流切换模式,提出了单自由度磁浮系统全行程悬浮的控制方法。仿真和实验结果表明,在不同悬浮气隙条件下,设计的非线性控制系统能够实现悬浮体的稳定悬浮。     

改进型混合悬浮系统线性控制方法的研究

悬浮控制技术是磁悬浮技术中的核心和关键,其性能的好坏,将直接影响到磁浮系统的稳定性、安全性。在一般线性控制方法的基础上进行了改进。利用简化的混合单电磁铁的动态模型得出数学模型,而后在一般控制方法基础上得出以电流作为控制输入变量的控制模型。通过对2种控制模型的仿真分析,进一步验证了改进后的控制策略的优越性。     

永磁型无轴承电机控制系统研究

永磁型无轴承电机(Permanent Magnet Type Beadngless Motor,简称PMTBM)是一种集旋转与悬浮于一体的磁悬浮永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM).为了实现其悬浮控制,设计和实现了基于LF2407A的矢量控制系统;阐述了系统的工作原理及其硬件组成和软件系统.通过对整个PMTBM控制系统的实验调试,实现了转子良好的动、静态悬浮运行,验证了设计方法的可行性.     

基于双DSP的磁浮开关磁阻电机全数字控制器

根据磁浮开关磁阻电机(SRM)对控制器硬件资源及实时性的要求,基于双DSP与双口RAM,研制了磁浮SRM的全数字控制器。控制器以2片DSP为核心,来满足磁浮SRM旋转和悬浮功率变换器对PWM调制信号的需求,双口RAM用于实现2个DSP之间的信息实时共享,旋转控制用功率变换器采用传统不对称半桥电路,悬浮用功率变换器采用2块IPM模块,双DSP管理3套功率变换器以实现同时旋转控制和悬浮控制。制作了全数字控制器实验样机,进行了实验测试。实验结果表明,两DSP可协调工作,实时交换所需数据,能有效地完成对磁浮SRM的控制。     

磁悬浮无轴承异步电动机仿真

阐述了磁悬浮无轴承电机的基本状况，分析了磁悬浮无轴承异步电动机悬浮力产生的机理，按照气隙磁场定向控制设计了控制系统，将磁悬浮无轴承异步电动机等效成两台普通电机一转矩电机和悬浮力电机，建立了仿真分析模型，并进行了整个电机系统的仿真。     

一种超导磁悬浮系统的设计及悬浮力特性分析

根据一种计算超导体薄间隙磁场的方法,设计了一种新型的超导磁悬浮支承结构。首先分析了其支承系统在无源悬浮条件下的力学特性式,然后针对无源磁悬浮支承刚度低的缺点,引入了线性反馈控制系统,并分析了线性反馈控制下的力学特性。最后悬浮力的计算结果经过有限元计算验证,一致性较好。本超导磁悬浮系统具有结构简单、电磁力计算方便等优点,对设计超导加速度计和超导陀螺仪有重要的借鉴意义。     

电磁悬浮控制系统磁场有限元分析

在分析电磁悬浮控制系统基本原理的基础上，以磁浮球控制系统的磁场为例，论述了轴对称非线性磁场的有限元分析方法，建立了有限元方程，应用二维磁场有限元软件对在不同的悬浮气隙下的磁场吸力进行了精确的计算。     

基于极点配置的数控机床磁悬浮系统自适应同步控制

本文采用极点配置自适应控制策略来解决横梁两端悬浮高度不一致的问题,这种控制策略将两个磁悬浮系统的位置误差信号作为极点配置自适应控制器的输入,主通道采用PI状态反馈控制器,反馈通道采用极点配置自适应控制器来实现横梁两端的同步悬浮。仿真结果表明,系统快速性好,稳定性强,并且动态过程同步误差小。     

ac magnetic suspension using a differential feedback power amplifier

This paper proposes a new type of magnetic suspension system in which the electromagnet is magnetized by an ac current. The basic idea is a feedback of difference between the exciting current and the applied voltage. The feedback signal is applied to a power amplifier through two phase shifters and a bandpass filter. The usefulness is established by experiments on magnetic suspension. The main merit of this system is that stable suspension is achieved without a displacement sensor and without a self‐sensing controller. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 131(2): 61–67, 2000     

无轴承异步电动机的控制系统设计与实现

在分析无轴承异步电动机悬浮力产生的基础上,建立了计及转子偏心的悬浮力解析模型,并采用气隙磁场定向控制策略,设计了以TMS320LF2407 DSP为核心的无轴承异步电动机的全数字控制系统。通过在样机上的试验研究,结果表明该控制系统不仅能实现转轴的稳定悬浮,而且具有良好的动、静态性能。