无轴承开关磁阻电机控制系统的设计与实现[J].docxVIP

第 27 卷第 1 期航空学报Vo l 27 No 12006 年1 月ACT A A ERON A U T ICA ET A ST RO N AU T ICA SIN ICAJan.2006文章编号: 1000 6893( 2006) 01 0077 05无轴承开关磁阻电机控制系统的设计与实现张媛, 邓智泉( 南京航空航天大学航空电源重点试验室, 江苏南京210016)Design and Realization of Bearingless Switched Reluctance Motor Control SystemZH AN G Yuan, DEN G Zhi quan( Depart ment o f Electrical Eng ineering , Colleg e of A uto matio n Engineer ing, Nanjing U niver sityof A ero nautics and A str onautics, Nanjing210016, China)摘要: 介绍了无轴承开关磁阻电机的绕组结构和悬浮力原理, 简要推导了数学模型。结合数学模型的复杂性详细分析了控制策略, 根据控制策略设计了基于 T M S320L F2407A 的高速 DSP 芯片为核心控制器件的数模混合控制电路。样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性, 也表明了所设计控制电路的有效性和可靠性。关键词: 开关磁阻电机; 无轴承; 悬浮绕组; 数字控制; T M S320L F2407A中图分类号: T H 133 3; T M 352文献标识码: AAbstract: T he stato r windings config ur atio n and the suspension pr inciple of the bearing less sw itched reluctancemotor are intro duced. T he co ntr ol str ategy is discussed in deta il based o n the mathematic mo del deduced. T henacco rding tothe contr ol strateg ychar acter s,an analo g dig ital hybr id contro llerbased on DSPT M S320L F2407A is pro po sed. T he ex per iment al results on a pr otot ype mo tor v alidate the reliabilit y of thepr oposed contr oller .Key words: sw itched r eluctance moto r; bear ingless; radial for ce w inding ; dig ital contro l; T M S320L F2407A无轴承电机是 20 世纪末发展起来的一种新从目前无轴承电机领域发展状况看来, 瑞士型磁悬浮电机[ 1, 2]。无轴承技术利用磁轴承与普联邦工学院( ET H ) 和日本东京理工大学 ( Sci通电机在结构上的相似性, 把用于产生悬浮力的绕组和原来普通电机的绕组一起叠绕在电机定子上, 从而悬浮绕组不占用独立的轴向空间。无轴承电机在继承了磁轴承电机无润滑、无磨损等优点的同时, 也克服了磁轴承电机临界转速难以提高和输出功率难以提高这两大弱点, 可以实现大功率和超高速运转。ence U niversity of Tokyo ) 处于领先地位, 且有部分科研成果已转化成为商品。无轴承开关磁阻电机相对于无轴承异步电机和无轴承永磁同步电机的研究起步较晚。从公开发表的文献看, 目前只有日本掌握较成熟的无轴承开关磁阻电机的悬浮技术。除此外, 南京航空航天大学高速电机课题初步实现了稳定悬浮。开关磁阻电机是结构最简单的电机: 定转子均为双凸极结构, 绕组缠绕在定子齿上, 转子上无1绕组结构和悬浮力原理绕组。制造和维护都很方便, 有很好的容错性能和极佳的高速适应性能。将无轴承技术应用到开关磁阻电机上不仅拓展了无轴承电机的理论和应用范围, 充分发挥了开关磁阻电机自身的高速适应性, 也因为其对转子径向位置的有效控制而有望改善因不对称磁拉力造成的振动和噪声问题。由于上述诸多优点, 无轴承开关磁阻电机很适合用作航空高速、超高速发动机, 合乎未来全电飞机强生命力、低维修的发展要求。收稿日期: 2004 09 20;修订日期: 2005 01 15基金项目: 国家自然科学基金( 资助项目图 1 为 12/ 8 结构的无轴承开关