动磁式直线压缩机驱动控制系统的研究

发布时间：2020-08-02 16:16

【摘要】：在全球能源紧缺大背景下,提高家用空调冰箱的核心部件——压缩机的工作效率,将意味着减少大量无用的能源消耗。传统的旋转压缩机不仅需要成本较高的集成电路板完成控制,而且需要传动装置将旋转运动转化为直线运动,存在效率不高和损耗严重等问题。而直线压缩机则是直接驱动活塞做往复直线运动,其中动磁式直线压缩机因永磁体的高强磁性和结构特点而具有广阔的发展前景。目前,动磁式直线压缩机的研究还不成熟,一方面是复杂结构的设计、加工制造的问题,另一方面是工作环境下的抗干扰能力和效率提高的问题。但随着工程电磁学、电力电子和控制科学的发展,问题逐渐有了解决思路,活塞行程直接影响压缩机的排气量进而影响运行效率,本文把压缩机的行程控制作为研究重点,使系统具备更高的控制精度和良好的抗扰动性能。本文主要结合电机结构优化和智能控制算法等方面内容来探索提高动磁式直线压缩机工作效率的可行性方案。本文首先介绍了动磁式直线压缩机的工作原理和结构,建立并分析了动磁式直线压缩机的磁路模型、机械系统模型和电磁系统模型等数学模型。然后,对动磁式直线压缩机进行有限元仿真分析,分析永磁体运动过程的活塞推力变化规律,分别对直线电机关键结构参数进行永磁体的轴向推力分析,最终给定一套可行的动磁式直线压缩机结构优化方案。接着,以建立的数学模型为基础搭建了动磁式直线压缩机的Simulink仿真模型,并分别采用PID控制器和模糊PID控制器对活塞位移进行仿真并分析结果,发现模糊PID控制器在活塞位移控制的稳定性和精确性上具有明显优势。最后,搭建了基于dSPACE的半实物运动控制仿真平台,分别进行了开环空载实验、PID控制和模糊PID控制下的空载扰动实验和负载实验。根据实验分析,模糊PID控制可使活塞行程更大,跟踪速度更快、误差更小,抗干扰能力更强;负载下可输出更高的排气量,工作效率可达82.53%。结果表明,本课题提出的结构优化策略和控制策略可明显提高动磁式直线压缩机的性能。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM925.12
【图文】：

图 2-1 动磁式直线压缩机的结构示意图式直线电机运动的简化模型图，因永磁体质量部件，即可忽略动子的惯性作用，忽略机械支撑运行所必需的核心构成部分的系统进行分析。如

简化运动模型图

（a）电路分析法 （b）磁路分析法图 2-4 磁路建立过程由图 2-4(a)可推公式（2.3），以同样的原理类推由图 2-4（b）可得公R C LUiR R R

【参考文献】

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本文编号：2778761