无轴承开关磁阻发电系统的基础研究

无轴承开关磁阻电机的研究始于上世纪九十年代,由于充分利用其运行时产生的径向力使转轴稳定悬浮,可为开关磁阻电机的振动和噪声问题提供一种新的解决途径。目前,无轴承开关磁阻电机已逐步成为高速电机领域一个新的研究热点。 本文主要针对无轴承开关磁阻发电系统进行了一些基础研究,主要包括: 分析了无轴承开关磁阻电机单相导通数学模型;在阐述普通开关磁阻电机发电机理的基础上,从机电能量的角度分析了无轴承开关磁阻发电机的能量转换。 综合普通开关磁阻发电机的电流控制方式,提出了无轴承开关磁阻发电机的三种控制策略:电流斩波控制策略(CCC)、角度位置控制策略(APC)、PWM控制策略。 利用MATLAB软件下的SIMULINK/PSB工具箱,基于CCC和PWM两种控制策略,对无轴承开关磁阻发电系统进行了建模仿真。仿真结果证明了所提方案的可行性。 在分析本系统控制要点的基础上,设计制作了无轴承开关磁阻发电系统硬件部分,为实现无轴承开关磁阻发电机悬浮控制提供了可靠的实验条件。 作为专题研究,提出了无轴承开关磁阻电机双相电流导通模式的概念。建立了双相导通模式的数学模型,推导了径向悬浮力和电磁转矩的表达式。新型双相数学模型极大拓宽了电机的工作区域,增加了承受径向负载的能力。初步提出了双相导通模式下的两种电流优化方案。