磁悬浮风力发电机磁轴承驱动及控制技术原创.doc

磁悬浮风力发电机磁轴承驱动及控制技术

2.25万字 48页 原创作品，独家提交，已通过查重系统


摘要：磁轴承是利用电磁力将转子悬浮于空间的一种新型轴承，具有功耗低、无摩擦无磨损、无需润滑和密封、高速度、寿命长等一系列优点，因此磁轴承在机械工业、航空航天、能源交通等领域具有广泛的应用前景。本课题围绕磁轴承的数学模型、控制策略、磁轴承试验样机的参数设计以及磁轴承实验系统进行研究，主要研究内容如下：
首先，采用等效磁路法建立磁轴承的数学模型，并利用 Matlab 对磁轴承的非线性数学模型进行特性分析，当转子在平衡位置附近时悬浮力具有较好的线性特性，且悬浮力之间几乎没有耦合，进一步证明了线性化处理后数学模型的正确性，并根据悬浮力的线性化模型提出采用 PID 控制器对磁轴承进行控制。
其次，依据试验样机的设计要求，采用电磁场相关理论对径向和轴向磁轴承样机的关键参数进行设计，主要包括样机尺寸的设计、线圈匝数的设计、线圈散热等设计，给出了设计的方法和相应的设计流程。
最后，根据径向和轴向磁轴承的工作原理，设计了三相功率驱动板和轴向开关功率驱动板，并根据 DSP 采样的电压范围，设计了位移接口电路和电流接口电路。编写了磁轴承数字控制系统软件，阐述了磁轴承数字控制软件的设计的方法。给出了数字控制软件的主程序和中服务子程序流程图，并对径向电环滞环和轴向电流脉宽调制方法进行了详细的说明。

关键词：主动磁轴承，数学模型，参数设计，数字控制