基于逆系统的磁悬浮开关磁阻电机内模控制及高速数字系统研究

摘要

磁悬浮开关磁阻电机是将传统开关磁阻电机与磁悬浮技术结合在一起的新型电机。它不要专门设计机械轴承,而是在定子上叠加悬浮绕组,来实现电机的稳定悬浮。由于避免了机械轴承的摩擦,使得磁悬浮开关磁阻电机突破了向微型和高速电机领域发展的瓶颈,满足各种高速超高速运行场合的要求,在伺服、交通等领域具有广泛的应用前景。
　　 由于磁悬浮开关磁阻电机是一个非线性强耦合的系统,为了实现解耦这一难题,本文从改进非线性解耦控制策略的角度来对磁悬浮开关磁阻电机的悬浮系统进行解耦。文章结合内模控制和逆系统解耦方法的优点,研究了基于逆系统的BSRM悬浮系统内模控制解耦策略,它既有逆系统解耦的优点,又能使悬浮力解耦系统不受外界干扰和参数变化的影响,增强了系统的鲁棒性。利用Matlab对此控制策略进行仿真,仿真结果验证了此方法的可行性和精确性。
　　 最后对磁悬浮开关磁阻电机的高速数字控制系统进行了设计,包括对主副绕组功率变换结构进行选取,对DSP与FPGA的各自所承担的功能进行分配,设计了转子角度检测电路、转子位移检测电路、电流电压检测电路,同时对控制系统的软件进行设计,包括DSP子程序与FPGA逻辑控制程序,并对其进行了仿真试验。