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单绕组无轴承薄片电机缺相容错控制的研究

作　者: 岳盛奏
导　师: 王晓琳
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电机与电器
关键词: 无轴承 单绕组 薄片电机 缺相故障 容错控制
分类号: TM359.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 55次
引　用: 1次
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内容摘要


无轴承薄片电机利用无轴承技术实现转子的旋转和悬浮,具有集成度高、轴向利用率高、定转子可完全分离等优点。无轴承薄片电机采用了一种高密封性、超洁净性、无交叉污染的绿色环保驱动技术,在航空航天、国防、工农业生产和日常生活领域具有广泛的应用前景。单绕组无轴承薄片电机,摒弃了传统无轴承薄片电机采用的双绕组结构,利用一套定子绕组同时实现该电机的悬浮和旋转控制。在结构简单的同时,提高了无轴承薄片电机运行的可靠性及容错性能。本文以六相单绕组无轴承薄片电机为研究对象,以其缺相故障容错运行为研究内容,主要完成了以下研究工作:首先,深入研究了单绕组无轴承薄片电机的悬浮力和转矩的数学模型,从理论上分析悬浮力脉动的产生原因。在此基础上,分析了满足该电机稳定悬浮运行的定子电流约束条件,为缺相容错控制的实现奠定了基础。其次,针对单绕组无轴承薄片电机各相定子电流独立控制,以及缺相后通过剩余定子相电流的重构可以实现容错运行的特性,分别研究了基于旋转坐标和基于定子电流解耦模型的缺相故障容错控制策略。前者利用电机结构的对称性,采用旋转坐标法,解决了该电机由于相绕组位置不同导致缺相故障容错控制数学模型多、系统复杂等问题;后者利用现有控制器的高速计算能力,提出缺相故障定子电流解耦控制模型,通过对解耦矩阵的变换,实现不同相绕组缺相时的定子电流容错控制模型的统一。文中还分别对这两种控制策略进行了Ansys仿真分析和实验验证,结果表明该两种控制策略均能实现该电机缺相故障的容错控制。最后在基于TMS320F2812为核心的数字控制系统上,编写了电机缺相故障诊断程序、旋转坐标法缺相故障容错控制程序、定子电流解耦模型缺相故障容错控制程序。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章 绪论  13-21
  1.1 引言  13
  1.2 无轴承薄片电机的简介  13-16
    1.2.1 提出背景  13-14
    1.2.2 基本结构与原理  14-15
    1.2.3 研究概况及发展趋势  15-16
  1.3 单绕组无轴承薄片电机容错控制的研究背景  16-18
    1.3.1 单绕组无轴承薄片电机的优点  16-17
    1.3.2 容错控制技术及其研究现状  17-18
  1.4 课题的研究意义和本文的研究内容  18-21
    1.4.1 课题的研究意义  18-19
    1.4.2 本文的研究内容  19-21
第二章 单绕组无轴承薄片电机的基本实现原理  21-27
  2.1 引言  21
  2.2 单绕组无轴承薄片电机的结构  21-22
  2.3 单绕组无轴承薄片电机的悬浮力及转矩模型  22-24
  2.4 单绕组无轴承薄片电机控制系统的实现  24-26
    2.4.1 定子电流控制模型  24-26
    2.4.2 系统控制原理图  26
  2.5 小结  26-27
第三章 基于旋转坐标的缺相故障容错控制的研究  27-45
  3.1 引言  27
  3.2 基于旋转坐标法的缺相故障容错控制  27-35
    3.2.1 坐标旋转变换原理  27-29
    3.2.2 基于旋转坐标的容错控制  29-30
    3.2.3 缺相故障定子电流控制模型  30-33
    3.2.4 基于旋转坐标的缺相故障判定方式  33-35
  3.3 有限元仿真分析  35-38
  3.4 实验  38-43
    3.4.1 容错控制系统原理框图  39-40
    3.4.2 实验结果分析  40-43
  3.5 小结  43-45
第四章 基于定子电流解耦模型的缺相故障的研究  45-56
  4.1 引言  45
  4.2 基于解耦矩阵的缺相故障容错控制  45-49
    4.2.1 定子电流解耦控制模型  45-47
    4.2.2 基于解耦矩阵的缺相故障判定方式  47-49
  4.3 有限元仿真分析  49-51
  4.4 实验  51-55
    4.4.1 容错控制系统原理框图  51-52
    4.4.2 实验结果分析  52-55
  4.5 小结  55-56
第五章 单绕组无轴承薄片电机容错控制系统的实现  56-67
  5.1 引言  56
  5.2 硬件控制系统  56-60
    5.2.1 数字控制器  56-57
    5.2.2 检测电路  57-58
    5.2.3 模拟电压调理电路  58-59
    5.2.4 H 桥功率电路  59-60
  5.3 控制系统软件设计  60-66
    5.3.1 主程序  60-61
    5.3.2 缺相故障检测程序  61-63
    5.3.3 容错控制算法程序  63-66
  5.4 小结  66-67
第六章 总结与展望  67-69
  6.1 本课题主要工作和创新点  67-68
  6.2 需要进一步研究的工作  68-69
参考文献  69-74
致谢  74-75
攻读硕士学位期间发表论文及获奖情况  75
  一、发表论文  75
  二、发表专利  75
  三、获奖情况  75

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 其他
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