无速度传感器的无轴承异步电机定子磁场定向控制的研究.rar

无轴承电机是一种集驱动和自悬浮功能于一体的新型磁悬浮电机。与传统磁悬浮电机悬浮机理不同，它利用磁轴承结构和交流电机定子结构的相似性，把电枢绕组和悬浮控制绕组共同绕制在电机的定子上，利用悬浮绕组产生的磁场来改变电机内气隙磁场的分布，从而实现转轴的悬浮工作。该电机自20世纪90年代提出以来，目前已逐步成为交流电机领域一个新的研究热点。 无轴承异步电机是一个强耦合、非线性多变量复杂系统，本文重点研究了无轴承异步电机的基础理论，建立了数学模型，研究了基于磁场定向的无轴承异步电机控制系统，对无轴承异步电机的无速度传感器技术进行了研究，设计了数字控制系统，具体内容为： 首先，介绍了无轴承异步电机径向悬浮力的产生原理，推导了径向悬浮力和电机旋转部分的数学模型。针对电机电磁转矩和径向悬浮力之间的耦合特性，提出了无轴承异步电机的定子磁场定向控制的解耦方法，设计了自适应磁链观测器，低速时工作于I—ω法转子磁链观测模型，高速时工作于U—I模型，实现了全速范围内的磁链观测。对于悬浮绕组采用了悬浮力反馈控制系统，将从位置PID控制器得到的径向悬浮力和由偏心引起的单边磁拉力反馈结合起来，得到实际作用的径向控制力。对于径向力绕组采用了d轴电流直接求解的控制策略。利用Matlab/simulink工具对这种控制系统进行了仿真。仿真实验表明这种控制系统不仅可以实现转子稳定悬浮，而且基本实现了径向悬浮力和旋转力矩之间的解耦。 其次，提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的无轴承异步电机矢量控制系统，构成了无速度传感器无轴承异步电机定子磁场定向控制系统。利用Matlab建立了仿真模型，并做了各种转速下的仿真，通过仿真验证了该控制系统具有较好的性能。 最后，基于对定子磁场定向控制策略的分析，应用TMS320F2812 DSP构建了数字控制系统的硬件，开发了数字控制系统的软件，给出了各个功能模块的流程图。

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