一种锥形定转子交直流磁轴承建模与耦合特性研究

为简化三自由度轴向-径向磁轴承结构,减小轴向长度和提高系统临界转速,设计了一种新型三自由度交直流轴向-径向混合磁轴承。该磁轴承定子采用两片式六极结构,分隔式锥形磁极与圆锥形转子均有30°锥角,磁场对圆锥形转子产生的磁吸力在轴向和径向方向上均有分量,实现了利用同一工作气隙同时控制圆锥形转子在轴向和径向3个自由度的悬浮。论文介绍了三自由度锥形定转子交直流混合磁轴承基本结构及悬浮力产生的工作原理,用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承的磁路进行了分析,推导出了悬浮力数学模型。利用Matlab工具对磁轴承各变量之间的非线性关系和各自由度之间运动、磁路之间的耦合特性进行了计算和分析,并对各自由度之间的电磁耦合特性及各变量之间的非线性关系用ANSOFT软件进行了有限元分析验证。理论分析和仿真结果表明:该磁轴承各自由度在平衡位置附近时运动和磁路之间没有耦合,各变量之间具有良好的线性关系,对各自由度可采用分散独立的PID控制实现磁轴承的稳定悬浮。     

磁悬浮轴承磁路结构分析与数学模型建立方法

介绍了磁悬浮轴承系统构成和工作原理,从控制电流的性质、受控自由度数、悬浮力产生方式、作用力方式、磁极布置形式等方面对磁悬浮轴承进行了比较与分析,给出了基于等效磁路法的磁悬浮轴承悬浮力数学模型建立方法和步骤,为该类轴承磁路结构设计和建立数学模型提供了参考。     

二自由度混合磁轴承设计与有限元分析

在阐述二自由度混合磁轴承工作机理的基础上,推导了其数学模型,设计了实验样机,并采用三维有限元分析软件Maxwell对之进行建模并仿真,分析了样机内部磁场关系,验证了二自由度混合磁轴承悬浮原理,计算了径向力与位移以及径向力与控制绕组电流之间关系,得出磁轴承的最佳工作范围,并采用Matlab/Simulink进行仿真实验研究。研究结果表明:该设计的磁轴承能够稳定悬浮,并具有较好的控制性能。     

交流混合磁轴承建模与控制系统

阐述交流二自由度混合磁轴承(AC 2 degrees of freedom hybrid magnetic bearings,AC-2DOF-HMB)的结构和工作原理,采用等效磁路法建立了交流磁轴承径向悬浮力数学模型。在此基础上,设计交流磁轴承的控制系统,以TMS320F2812为控制系统的CPU研制了硬件,采用参数自整定模糊PID控制规律设计磁轴承控制器,基于C2000环境,用C语言和汇编语言结合开发了相关控制软件程序,并进行实验调试,实现交流混合磁轴承稳定悬浮。研究表明：所设计的交流混合磁轴承数字控制系统不仅能满足磁轴承的性能要求,而且便于参数调试,易于实现各种先进的控制策略。     

交直流径向-轴向混合磁轴承原理与特性分析

介绍了一种新颖的交直流径向一轴向混合磁轴承的基本结构和悬浮力产生机理;用等效磁路法对该磁轴承的磁路进行了推算,导出了其轴向、径向悬浮力数学模型,设计了实验样机参数.利用Matlab软件对磁轴承轴向、径向悬浮力非线性和各自由度之间在平衡位置附近运动、磁路之间的相关耦合特性进行了计算分析,给出了仿真图.研究结果表明:这种磁轴承结构合理紧凑,效率高;磁轴承轴向、径向悬浮力具有较好的线性和对称性,有利于控制器及功放电路的简化与设计,并获得良好的控制性能;各自由度运动和磁路几乎没有耦合,采用分散独立的PID控制器实现了磁轴承的稳定工作.     

磁悬浮轴承结构与磁路分析

从受控自由度数、磁力产生方式、磁极结构形式、控制电流性质等方面对磁悬浮轴承进行了分类与比较.针对各种典型磁悬浮轴承给出了其结构与磁路示意图,并进行了定性分析与比较,最后分析了磁悬浮轴承结构与磁路方面研究与发展方向.     

异步电动机直接转矩控制系统研究

传统的感应电机直接转矩控制系统存在转矩脉动大等缺点,为提高感应电机直接转矩控制系统的动态性能,该文采用一种改进的转矩估算模型,在推导其数学模型的基础上,采用Matlab/Simulink仿真软件对感应电机新型直接转矩控制系统进行建模与仿真,仿真实验研究结果表明:采用改进的转矩估算模型可以提高异步电动机直接转矩控制系统的动态性能。