片状转子磁悬浮控制系统的研究

转子轴向尺寸大幅缩小后形状趋于片状,轴向转动惯量与径向转动惯量之比增大,称为片状转子。片状转子磁悬浮轴承系统因陀螺效应而存在耦合,随着转子转速的升高,耦合现象也随之加强。针对片状转子的数学模型,基于交叉反馈算法,推算了轴向三控制点间的交叉反馈系数,对系统进行Simulink仿真,仿真结果表明以此算法为基础开发的控制系统能够完全消除因陀螺效应产生的耦合作用。实验对比了分散控制系统和交叉反馈解耦控制系统下控制电流和位移的幅值。交叉反馈控制系统下的控制电流和位移有明显减小。     

带弹性环保护轴承的动力学特性

提出在传统保护轴承外圈加弹性环来提高其在主动磁悬浮轴承(Active magnetic bearing,AMB)系统中的工作性能。为完善转子跌落仿真模型,得到AMB失效前转子准确的运动状态,理论推导得到AMB的支撑动刚度曲线,进而基于有限元分析方法得到转子在其支撑下的模态,并与试验结果进行对比,验证所得刚度曲线的正确性。在刚性转子理论基础上,建立转子在AMB系统中的动力学模型。基于Hertz接触理论,分别建立AMB失效后转子与保护轴承内圈之间的碰撞模型和保护轴承的实时动刚度模型。根据所建立的模型,对不同弹性环支撑刚度阻尼在不同初始转速下跌落后的动力学响应进行仿真计算,并与无弹性环状态下跌落结果进行对比。仿真分析结果表明,选用合适的弹性环有利于降低转子跌落后的振动幅值和碰撞力。分别在不同初始状态下进行跌落试验研究,试验结果与理论分析结果基本相符。     

高速永磁同步电机无传感器控制

针对中大功率高速永磁同步电机,提出一种将状态观测器与假定旋转坐标相结合的无传感器控制策略.该策略无需对转子d轴的位置进行估计同样能够实现磁场定向,达到最大转矩电流比的控制效果.对此控制策略进行理论分析,设计基于该策略的无传感器控制系统.借助Matlab/SIMULINK工具对此控制系统进行了仿真研究,得到了与理论分析一...     

交流感应磁悬浮技术的研究

基于电磁感应定律和励磁线圈与非磁性导体环间的等效电路模型,对处在交变磁场中的非磁性导体环受到的感应悬浮力进行了研究。非磁性导体环以铝环作为研究对象,提出了铝环受到感应悬浮力的测量方案,并设计了感应悬浮力的测量装置。对不同励磁线圈电流大小、电流频率、铝环相对线圈端部位移等参数条件下铝环受到的感应悬浮力进行了试验研究,并且利用有限元软件ANSOFT对各参数下的感应悬浮力进行了仿真分析。仿真和试验结果表明:铝环受到的感应悬浮力与电流的平方近似成正比关系;当励磁线圈电流频率大于50Hz时,增加线圈电流的频率,感应悬浮力的变化不明显;随着铝环和励磁线圈相对位移的增加,铝环受到的感应悬浮力明显减小。     

恒流源偏置三相磁悬浮轴承研究

六极结构恒流源偏置磁悬浮轴承是一种新颖结构,在定子磁极上有两套绕组,分别形成两对极偏置磁场与一对极控制磁场,根据无轴承电机原理,可产生可控悬浮力。笔者先采用等效磁路法,推导出该轴承在平衡位置附近的线性模型,并用有限元法进行了验证,对两个自由度上电流与位移之间的耦合进行分析,得到按矢量变换方式控制时,耦合较小的结论。然后,设计了一台实验样机,利用TI公司的VC33控制芯片,实现了两自由度静态悬浮,并对偏置磁场对悬浮性能的影响做了比较。最后,进行了动态激振实验。结果表明:三相磁悬浮轴承动态性能良好,适用于高速应用场合。     

磁流变液阻尼器在磁悬浮轴承中的应用

设计了一种磁流变液阻尼器并应用于磁悬浮轴承系统中,由于临界转速分析是转子支承系统设计中最重要的内容之一,针对基于磁流变液阻尼器的高速磁悬浮柔性转子,利用有限元法分析了不同刚度和不同阻尼分别对磁悬浮转子临界转速的影响程度,从理论上得出了磁流变液阻尼器支承刚度在104～105 N/m之间、阻尼在700 N·s/m附近时对转子临界转速影响较大的结论,分析结果有助于指导磁流变液阻尼器的设计.     

实现磁悬浮球旋转的驱动装置分析

为实现磁悬浮球的旋转驱动,设计了一个轴向磁场结构的驱动装置,该驱动装置通过在驱动绕组中通入三相交变电流产生周向运动的旋转磁场,与其在磁悬浮球中感应出的涡流相互作用产生驱动力矩,能够实现对磁悬浮球的旋转运动。为便于分析装置的特性,建立了适合该驱动装置的电磁模型,采用了分析实心转子电机常用的多层行波电磁场理论方法进行磁场分布的求解。使用某公司的电磁场分析软件Maxwell12对装置的三维模型进行磁场分析,证明了所建立的电磁模型的可行性。通过实验实现了磁悬浮球的旋转运动。     

LC调谐磁悬浮轴承电磁力分析

研究的LC调谐磁轴承是被动式磁力轴承的一种,它具有体积小和结构简单等特点,一般应用在体积要求比较高以及成本要求比较低的场合,如陀螺仪表等。介绍了LC调谐磁悬浮轴承的基本结构和工作原理,利用Ansoft软件分析了此磁悬浮轴承的磁场强度与磁力线分布情况。推导了该磁悬浮轴承的单自由度吸力方程,讨论并分析了影响吸力大小的相关参数,提出了在试验过程中应该注意的一些问题。通过试验仪器测得电磁铁的等效电感与等效串联电阻等参数并拟合成相关函数代入吸力方程,进一步分析了吸力的大小,为此类磁悬浮轴承的设计提供参考。     

基于双DSP的磁轴承数字控制器容错设计

本文介绍了应用于磁轴承的双DSP热备容错控制方案,该方案采用时钟同步技术,由总线表决模块实现系统的容错处理,硬件判决模块实现硬件故障判断。由中心仲裁模块根据两判决模块的结果进行复杂的仲裁,并完成切换和完善的报警逻辑,从而提高了磁轴承控制系统的可靠性。     

大型汽轮发电机组轴承负荷分配的计算方法

用传递矩阵建立了大型汽轮发电机组轴承负荷分配的计算方法。对支承在7个滑动轴承上的等轴径连续梁进行了数值计算,共结果与理论解一致。