磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)磁軸承驅(qū)動及控制技術(shù)

2.25萬字 48頁 原創(chuàng)作品，獨(dú)家提交，已通過查重系統(tǒng)


摘要：磁軸承是利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮于空間的一種新型軸承，具有功耗低、無摩擦無磨損、無需潤滑和密封、高速度、壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此磁軸承在機(jī)械工業(yè)、航空航天、能源交通等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本課題圍繞磁軸承的數(shù)學(xué)模型、控制策略、磁軸承試驗(yàn)樣機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)以及磁軸承實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行研究，主要研究內(nèi)容如下：
首先，采用等效磁路法建立磁軸承的數(shù)學(xué)模型，并利用 Matlab 對磁軸承的非線性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行特性分析，當(dāng)轉(zhuǎn)子在平衡位置附近時(shí)懸浮力具有較好的線性特性，且懸浮力之間幾乎沒有耦合，進(jìn)一步證明了線性化處理后數(shù)學(xué)模型的正確性，并根據(jù)懸浮力的線性化模型提出采用 PID 控制器對磁軸承進(jìn)行控制。
其次，依據(jù)試驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)要求，采用電磁場相關(guān)理論對徑向和軸向磁軸承樣機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括樣機(jī)尺寸的設(shè)計(jì)、線圈匝數(shù)的設(shè)計(jì)、線圈散熱等設(shè)計(jì)，給出了設(shè)計(jì)的方法和相應(yīng)的設(shè)計(jì)流程。
最后，根據(jù)徑向和軸向磁軸承的工作原理，設(shè)計(jì)了三相功率驅(qū)動板和軸向開關(guān)功率驅(qū)動板，并根據(jù) DSP 采樣的電壓范圍，設(shè)計(jì)了位移接口電路和電流接口電路。編寫了磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)軟件，闡述了磁軸承數(shù)字控制軟件的設(shè)計(jì)的方法。給出了數(shù)字控制軟件的主程序和中服務(wù)子程序流程圖，并對徑向電環(huán)滯環(huán)和軸向電流脈寬調(diào)制方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明。

關(guān)鍵詞：主動磁軸承，數(shù)學(xué)模型，參數(shù)設(shè)計(jì)，數(shù)字控制