無軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)軟硬件研究的綜述報告

無軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)軟硬件研究的綜述報告無軸承永磁薄片電機(jī)是一種新型的電機(jī)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部無需使用傳統(tǒng)的軸承結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精度、低噪音的運(yùn)行，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文將綜述該電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)軟硬件研究的相關(guān)內(nèi)容。一、無軸承永磁薄片電機(jī)概述無軸承永磁薄片電機(jī)（BearinglessPermanentMagnetSliceMotor，BPMSM）是近年來興起的分布式驅(qū)動技術(shù)的典型代表，它將傳統(tǒng)的軸承結(jié)構(gòu)替換為磁浮結(jié)構(gòu)，將電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子和定子之間通過磁力實(shí)現(xiàn)非接觸式轉(zhuǎn)動。該電機(jī)結(jié)構(gòu)能夠減少機(jī)械損耗、優(yōu)化機(jī)器速度和精度、降低噪音、提高壽命和可靠性等方面具有顯著的優(yōu)勢。近年來，BPMSM已應(yīng)用于飛控、機(jī)器人、半導(dǎo)體制造和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。二、無軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)軟件研究（一）無感磁角位置估算方法在數(shù)字控制系統(tǒng)中，無感磁角位置估算方法是實(shí)現(xiàn)無軸承永磁薄片電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制的重要內(nèi)容。通常，無感磁角位置估算方法主要基于電機(jī)電反電勢，即電機(jī)在運(yùn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)的反電動勢信號，通過這個信號來確定轉(zhuǎn)子的相對位置。無感磁角位置估算方法根據(jù)電機(jī)電反電勢特性設(shè)計算法，配合數(shù)字信號處理技術(shù)進(jìn)行處理，實(shí)時獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息，實(shí)現(xiàn)高精度控制。（二）數(shù)字控制算法研究數(shù)字控制算法是研究電機(jī)控制的另一個重要內(nèi)容。BPMSM的數(shù)字控制算法與傳統(tǒng)電機(jī)相同，包括速度環(huán)、電流環(huán)、位置環(huán)等閉環(huán)控制算法，但在具體的應(yīng)用中，還需針對電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)和特性，進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。比如，傳統(tǒng)電機(jī)控制中常用的PID控制器，在BPMSM控制中容易出現(xiàn)魯棒性差、震蕩等問題，因此需要設(shè)計特殊的控制器算法，以適應(yīng)BPMSM的控制需求。（三）電機(jī)動態(tài)響應(yīng)特性分析電機(jī)動態(tài)響應(yīng)特性是指電機(jī)在工作時的快速響應(yīng)能力和觸發(fā)響應(yīng)能力，是電機(jī)能否有效完成控制的關(guān)鍵。通過對BPMSM動態(tài)響應(yīng)特性的深入分析，結(jié)合數(shù)字控制系統(tǒng)算法的實(shí)時優(yōu)化，可以達(dá)到最優(yōu)控制效果，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)精度提高、平穩(wěn)性加強(qiáng)、響應(yīng)速度加快等目標(biāo)。三、無軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)硬件研究（一）硬件設(shè)計在無軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)計是一個關(guān)鍵性的步驟。該系統(tǒng)硬件主要包括電源、控制器、驅(qū)動器、磁浮傳感器和傳感器信號處理電路等。在硬件設(shè)計中需要注意控制器的高速計算能力、驅(qū)動器的輸出功率、傳感器精確度等問題。（二）電路保護(hù)設(shè)計無軸承永磁薄片電機(jī)使用較為復(fù)雜的電路，需要進(jìn)行較為嚴(yán)格的電路保護(hù)設(shè)計。主要包括超級油位保護(hù)、過電流保護(hù)、過溫保護(hù)等，以保證電機(jī)在運(yùn)行時不發(fā)生故障，不影響系統(tǒng)安全性和可靠性。（三）控制系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字控制系統(tǒng)硬件研究完成后，還需要將其應(yīng)用到無軸承永磁薄片電機(jī)實(shí)際運(yùn)行中。為此，還需進(jìn)行系統(tǒng)整合和聯(lián)調(diào)，并進(jìn)行測試和優(yōu)化，以驗(yàn)證其控制效果和穩(wěn)定性。四、總結(jié)無軸承永磁薄片電機(jī)具有廣泛的應(yīng)用前景，數(shù)字控制系統(tǒng)是其控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文從無感磁角位置估算方法、數(shù)字控制算法、電機(jī)動態(tài)響應(yīng)特性分析、硬件設(shè)計、電路保護(hù)設(shè)計和控制系統(tǒng)應(yīng)用等方面綜述了該電機(jī)數(shù)