無軸承異步電機氣隙磁鏈定向逆解耦控制策略研究.pdf

1、無軸承異步電機是基于磁懸浮軸承和傳統(tǒng)交流電機定子結(jié)構(gòu)的相似性，把磁懸浮軸承的懸浮繞組和傳統(tǒng)交流電機的定子繞組共同繞制在定子槽內(nèi)，在產(chǎn)生轉(zhuǎn)子驅(qū)動力矩的同時，通過兩套繞組所產(chǎn)生氣隙磁場的相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的磁懸浮控制力。它不僅繼承了磁軸承電機的諸多優(yōu)點，還具有體積小、磁懸浮功耗小、臨界轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點。
　　無軸承異步電機內(nèi)部具有復雜的電磁耦合關系，要想實現(xiàn)其高性能控制，必須對各被控變量進行動態(tài)解耦。針對上述問題，本文對基于氣隙磁場定向的

2、逆系統(tǒng)動態(tài)解耦控制策略進行了研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　1.在氣隙磁場定向條件下，推導了無軸承異步電機的狀態(tài)方程；在忽略轉(zhuǎn)矩繞組定子電流動態(tài)條件下，推導出了逆系統(tǒng)動態(tài)模型；利用逆系統(tǒng)方法，把無軸承異步電機系統(tǒng)解耦為氣隙磁鏈、轉(zhuǎn)速兩個一階積分子系統(tǒng)，和α、β兩個二階積分子系統(tǒng)，并給出了無軸承異步電機解耦控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明：可較好的實現(xiàn)各變量間的解耦；但是，因逆系統(tǒng)模型中存在難以預測的負載轉(zhuǎn)矩變量，導致抗負載轉(zhuǎn)矩撓動的能力有

3、限。
　　2.為進一步提高抗負載轉(zhuǎn)矩能力，在考慮轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)定子電流動態(tài)影響條件下，推導了逆系統(tǒng)數(shù)學模型，逆系統(tǒng)模型的顯著特點是不再含有難以預測的負載轉(zhuǎn)矩變量；然后，利用逆系統(tǒng)方法把無軸承異步電機系統(tǒng)解耦為四個線性子系統(tǒng)，包括：氣隙磁鏈一階積分子系統(tǒng)，電機轉(zhuǎn)速、α和β位移分量等三個二階積分子系統(tǒng)，并給出了無軸承異步電機解耦控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)仿真結(jié)果表明：不但可實現(xiàn)各變量之間的動態(tài)解耦，還具有響應速度快、超調(diào)量小的特點，而且抗負載轉(zhuǎn)矩撓