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无轴承无刷直流电机原理与控制技术

2.65万字 56页 原创作品，独家提交，已通过查重系统

摘要
无刷直流电机是一种性能优越，应用前景广阔的电机，它结合了直流电机和交流电机的特点，既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电机的运行效率高、调速性能好等诸多特点。无轴承无刷直流电机除了具有无刷直流电机的优点之外，还具有磁轴承的优点，在生物医药工程、半导体制造业、食品加工、飞轮储能、机器人、航空航天等特殊电气传动领域具有潜在广泛的应用前景，因此，对无轴承无刷直流电机的研究引起了广泛的关注。
本文重点开展了无轴承无刷直流电机的基础理论和实验研究，建立了无轴承无刷直流电机的数学模型，研究了基于转子磁场定向的无轴承无刷直流电机控制系统，对无轴承无刷直流电机的无速度传感器技术进行了研究，设计了数字控制系统，具体内容如下：
首先，介绍了无轴承无刷直流电机的电机结构，同时推导出电机转矩和磁悬浮力的产生原理，并且以此建立了无轴承无刷直流电机各个部分的数学模型。
其次，设计了无轴承无刷直流电机的转子磁场定向磁场定向矢量控制系统，利用Matlab/Simulink工具箱对控制系统进行了仿真，仿真试验表明两个控制系统不仅可以实现转子稳定悬浮，而且实现了径向悬浮力和旋转力矩之间的解耦控制，电机具有良好的动、静态性能。
最后，基于对转子磁场定向控制策略的分析，应用 TMS320F2812 DSP构建了数字控制系统的硬件，开发了数字控制系统的软件，给出了各个功能模块的流程图。并对数字控制系统进行调试和优化，给出了相关实验结果，并进行了分析，通过实验来验证控制系统和控制方法的正确性。



关键词：无轴承无刷直流电机，数学模型，仿真，数字控制