无轴承开关磁阻电机的减振降噪控制策略研究

发布时间：2017-06-27 20:18

  本文关键词：无轴承开关磁阻电机的减振降噪控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无轴承开关磁阻电机(BSRM)集驱动与悬浮于一体,集成度高、结构简单坚固、控制灵活、容错性强及高速运行等优良特点,使得BSRM在高速驱动领域应用前景广阔。BSRM是一种特殊的开关磁阻电机(SRM),与SRM相似同样存在着电磁振动与噪声等难题。无轴承技术于SRM上应用,主动控制定转子齿极间不对称的径向磁拉力,有效抑制SRM振动与噪声。为了抑制BSRM的电磁振动与噪声,本文主要研究了双绕组BSRM减振降噪控制技术,主要工作如下:首先,在考虑转子偏移情况下,基于虚位移法推导了电机的数学模型,基于麦克斯韦应力法得到定子极受力的数学模型,为抑制BSRM振动策略的提出提供必要的理论依据。通过有限单元法对定子进行模态分析,获得定子振动模态及相应固有振动频率。求解定子极受到径向磁拉力作用激发的振动响应。其次,以定子极所受径向力最小为约束条件,详述双绕组BSRM减振控制策略,分析控制参数计算方法。针对绕组换相时径向力突变激发的振动,将两步换相技术引入到双绕组BSRM减振控制策略中,制定两步换相带来额外负转矩的补偿方案。随后,针对双绕组BSRM转矩脉动引起传动轴上器件低频共振问题,阐述了双绕组BSRM直接转矩控制策略(DTC)的基本原理。双绕组BSRM的DTC策略以转矩为直接控制对象,有效抑制电机转矩的脉动,减小电机低频的噪声。接着分析了双绕组BSRM的DTC策略对振动特性影响,指出了DTC策略在减振降噪目的下的应用场合。最后,为了改善双绕组BSRM在换相时刻径向力突变问题,采用双相导通合理分配各相绕组电流产生的悬浮力。在运行过程中,使得定子极所受的径向力平滑变化来减小电机的电磁振动与噪声。基于上述研究,本文基于Matlab/Simulink模块,搭建双绕组BSRM系统仿真平台进行实验,通过相应的仿真验证所提出控制策略减振降噪的有效性。
【关键词】：双绕组无轴承开关磁阻电机 数学模型 控制策略 振动与噪声 模态分析 径向磁拉力
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 无轴承电机研究背景与研究概况13-16
• 1.1.1 无轴承电机研究背景13-14
• 1.1.2 无轴承电机研究概况14-16
• 1.2 开关磁阻电机16-18
• 1.2.1 开关磁阻电机16-17
• 1.2.2 开关磁阻电机振动与噪声17-18
• 1.3 无轴承开关磁阻电机的研究概况18-19
• 1.4 本课题研究背景与研究现状19-20
• 1.4.1 研究背景19-20
• 1.4.2 研究现状20
• 1.5 本文的主要内容20-22
• 第二章 双绕组BSRM模型与定子振动基本理论22-38
• 2.1 双绕组BSRM悬浮运行机理22-23
• 2.2 双绕组BSRM的数学模型23-28
• 2.3 双绕组BSRM定子极径向力建模28-32
• 2.4 电机定子振动特性分析32-37
• 2.4.1 定子振动基本理论32-33
• 2.4.2 定子固有频率计算33-37
• 2.4.2.1 解析法求解定子固有频率33-34
• 2.4.2.2 有限元法求解定子固有频率34-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 双绕组BSRM减振控制策略38-52
• 3.1 双绕组BSRM减振控制策略38-44
• 3.1.1 基本控制策略38-39
• 3.1.2 控制参数计算39-42
• 3.1.3 仿真分析比较42-44
• 3.2 双绕组BSRM两步换相减振策略44-51
• 3.2.1 主绕组两步换相控制策略44-47
• 3.2.2 双绕组BSRM两步换相减振策略47-48
• 3.2.3 两步换相减振策略工作区域分析48-49
• 3.2.4 两步换相减振策略仿真分析49-51
• 3.3 本章小结51-52
• 第四章 双绕组BSRM的DTC策略对定子振动特性影响52-63
• 4.1 双绕组BSRM的DTC策略基本原理52-57
• 4.1.1 双绕组BSRM的DTC策略的数学模型52-53
• 4.1.2 电压矢量选取53-54
• 4.1.3 磁链计算54-55
• 4.1.4 磁链与转矩的调节55-57
• 4.2 双绕组BSRM的DTC策略仿真验证57-59
• 4.3 DTC策略对定子振动特性的影响分析59-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 双绕组BSRM双相导通控制策略63-69
• 5.1 双绕组BSRM双相导通控制策略基本原理63-66
• 5.1.1 双绕组BSRM双相导通控制策略63-64
• 5.1.2 双相控制策略的控制参数计算64-66
• 5.2 系统仿真分析66-67
• 5.3.本章小结67-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 本文工作总结69
• 6.2 工作展望69-71
• 参考文献71-75
• 附录 攻读硕士学位期间撰写的论文75-76
• 致谢76

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本文编号：491132