【关键词】 磁悬浮开关磁阻电机; 磁轴承; 径向悬浮力; 逆系统; 鲁棒控制;

【英文关键词】 Bearingless Switched Reluctance Motor; Magnetic Bearing; Radial Suspending Force; Inverse System; Robust Control;

【中文摘要】 为了解决开关磁阻电机高速运行时的轴承与转子轴之间的摩擦和磨损问题，提出了磁悬浮开关磁阻电机的概念。利用磁轴承与开关磁阻电机定子绕组的相似性，把产生悬浮力的绕组和产生转矩力的绕组叠压在定子上，以产生使电机转子稳定悬浮和旋转的力。并通过一定的控制策略，适时调整各绕组中的电流，实现电机的稳定运行。 在介绍磁悬浮开关磁阻电机结构的基础上，详细分析了构成磁悬浮开关磁阻电机系统的永磁偏置三自由度径向-轴向磁轴承和磁悬浮开关磁阻电机的运行机理，提出了永磁偏置三自由度径向-轴向磁轴承悬浮力的数学模型。根据虚位移原理、等效磁路法，详细推导出磁悬浮开关磁阻电机的瞬时悬浮力和转矩力的理论公式。由此可知磁悬浮开关磁阻电机是个非线性强耦合的系统。运用逆系统的局部解耦线性化方法对磁悬浮开关磁阻电机的转子径向悬浮力及永磁偏置三自由度径向-轴向磁轴承悬浮系统和轴向推力进行解耦，分别对线性化的子系统施加鲁棒控制。最后在Matlab环境下对两个系统进行了仿真验证，仿真表明了控制器的正确性和有效性。