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无轴承同步磁阻电机继承了无轴承电机和同步磁阻电机的优点于一体,不但具有无轴承电机无机械摩擦、无需润滑、无污染、寿命长、免维护的特点,同时由于其转子特殊的凸极结构,该电机还具备同步磁阻电机转矩密度高、动态响应快、转矩脉动低、功率因数高、结构简单、运行可靠、成本低廉等优点。因此该电机可广泛应用于生命科学、制药行业、化工行业、半导体行业、食品工业等各个领域,可在很多特殊的电气传动领域改变传统的传动和运输方式,对减小高速驱动装置体积重量、提高产品质量、降低成本、减少污染起到重要作用,因此对于该电机的研究也受到了国内外学者的广泛关注。
本文在国家自然科学基金项目(60974053)等资助下,对无轴承同步磁阻电机的运行原理、数学模型、解耦控制策略以及数字控制系统设计进行了较为深入的研究。论文主要内容包括：首先,由于无轴承同步磁阻电机定子中嵌入两套绕组,其结构特殊,分析了无轴承电机中不同的电磁力和它们产生的因为以及它们对电机运行所起的不同作用。推导了理想情况下转矩子系统和悬浮力子系统的数学模型,给出了其运动系统的数学模型。其次,由于无轴承同步磁阻电机是一个多变量非线性强耦合系统,实现其电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制是无轴承同步磁阻电机稳定悬浮运行的基本要求。本文针对目前使用矢量解耦控制中存在的诸多不足,提出采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)逆系统方法对其进行解耦控制,构建了无轴承同步磁阻电机这个连续系统基于LS—SVM的逆模型,将逆模型与无轴承同步磁阻电机原系统进行串联,从而将复杂的非线性多变量原系统解耦成3个相对独立的单输入单输出伪线性子系统,设计了控制器,最后在MATLAB／Simulink中进行了仿真试验。仿真结果表明:该控制算法成功实现电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制,系统具有良好的动、静态特性,验证了所提出控制方法的可行性。最后,应用TMS320F2812 DSP构建了无轴承同步磁阻电机数字控制系统,开发了数字控制系统的硬件和软件,介绍了几个主要的控制模块,给出了硬件调试的方法。