磁流变液阻尼器在磁悬浮轴承中的应用

设计了一种磁流变液阻尼器并应用于磁悬浮轴承系统中,由于临界转速分析是转子支承系统设计中最重要的内容之一,针对基于磁流变液阻尼器的高速磁悬浮柔性转子,利用有限元法分析了不同刚度和不同阻尼分别对磁悬浮转子临界转速的影响程度,从理论上得出了磁流变液阻尼器支承刚度在104～105 N/m之间、阻尼在700 N·s/m附近时对转子临界转速影响较大的结论,分析结果有助于指导磁流变液阻尼器的设计.     

磁悬浮转子径向位置精度的实验研究

以实际涡轮膨胀机为对象，研究了径向控制电流、工作载荷、轴承及转子的温度变化、磁场干扰等因素与转子径向位置精度的关系。提出了估计转子实际静态工作点变化的方法。实验数据表明，估计结果符合实际情况。采用该方法可监测磁悬浮轴承转子系统长期运行的安全性。     

无传感器磁轴承转子位置检测与研究

主要研究一种无传感器磁轴承转子位置自检测的方法,该方法不需要专用的位移传感器。由于线圈的电感是转子位移的函数,故其两端的电压也为转子位移的函数。在磁轴承系统的线性功率放大器的输入端注入一高频信号作为转子位置的测试信号,将线圈端电压经过谐振电路来提取含有位置信号的高频电压信号,再将电压信号进行精密半波整流后得到脉动的直流信号,最后通过低通滤波器得到平滑的转子位移直流信号,由PID控制器转换为转子位移的控制信号。仿真试验证明了该方法的可行性。     

交流感应磁悬浮技术的研究

基于电磁感应定律和励磁线圈与非磁性导体环间的等效电路模型,对处在交变磁场中的非磁性导体环受到的感应悬浮力进行了研究。非磁性导体环以铝环作为研究对象,提出了铝环受到感应悬浮力的测量方案,并设计了感应悬浮力的测量装置。对不同励磁线圈电流大小、电流频率、铝环相对线圈端部位移等参数条件下铝环受到的感应悬浮力进行了试验研究,并且利用有限元软件ANSOFT对各参数下的感应悬浮力进行了仿真分析。仿真和试验结果表明:铝环受到的感应悬浮力与电流的平方近似成正比关系;当励磁线圈电流频率大于50Hz时,增加线圈电流的频率,感应悬浮力的变化不明显;随着铝环和励磁线圈相对位移的增加,铝环受到的感应悬浮力明显减小。     

磁悬浮轴承同步数据采集与实时处理系统

介绍了一种用于磁悬浮轴承实时控制的数据采集与处理系统，该系统采用数字信号处理器(DSP)作为主控单元．可对五路传感器信号实现高速采集，所采用的A／D转换器集成在DSP内部，其有很好的一致性，可以对两路信号实现精确的同步采样，对采集的数据进行控制运算后能实时D／A转换输出控制电压信号。系统控制软件采用JTAG接口下载到DSP的内部闪存。为了方便现场修改控制参数，设计了一个DSP和计算机的RS232C通讯接口。文中最后给出了应用实验结果。     

基于TMS320F240的空间电压矢量PWM的实现

叙述了空间电压矢量(SVPWM)的基本原理，介绍了采用矩阵求解两相邻向量作用时间的方法和用数字信号处理器TMS320F240生成对称空间电压矢量的方法，它的优异性能可以实时完成SVPWM控制算法，且速度快，精度高。     

片状转子磁悬浮控制系统的研究

转子轴向尺寸大幅缩小后形状趋于片状,轴向转动惯量与径向转动惯量之比增大,称为片状转子。片状转子磁悬浮轴承系统因陀螺效应而存在耦合,随着转子转速的升高,耦合现象也随之加强。针对片状转子的数学模型,基于交叉反馈算法,推算了轴向三控制点间的交叉反馈系数,对系统进行Simulink仿真,仿真结果表明以此算法为基础开发的控制系统能够完全消除因陀螺效应产生的耦合作用。实验对比了分散控制系统和交叉反馈解耦控制系统下控制电流和位移的幅值。交叉反馈控制系统下的控制电流和位移有明显减小。     

恒流源偏置三相磁悬浮轴承研究

六极结构恒流源偏置磁悬浮轴承是一种新颖结构,在定子磁极上有两套绕组,分别形成两对极偏置磁场与一对极控制磁场,根据无轴承电机原理,可产生可控悬浮力。笔者先采用等效磁路法,推导出该轴承在平衡位置附近的线性模型,并用有限元法进行了验证,对两个自由度上电流与位移之间的耦合进行分析,得到按矢量变换方式控制时,耦合较小的结论。然后,设计了一台实验样机,利用TI公司的VC33控制芯片,实现了两自由度静态悬浮,并对偏置磁场对悬浮性能的影响做了比较。最后,进行了动态激振实验。结果表明:三相磁悬浮轴承动态性能良好,适用于高速应用场合。     

大型汽轮发电机组轴承负荷分配的计算方法

用传递矩阵建立了大型汽轮发电机组轴承负荷分配的计算方法。对支承在7个滑动轴承上的等轴径连续梁进行了数值计算,共结果与理论解一致。     

带弹性环保护轴承的动力学特性

提出在传统保护轴承外圈加弹性环来提高其在主动磁悬浮轴承(Active magnetic bearing,AMB)系统中的工作性能。为完善转子跌落仿真模型,得到AMB失效前转子准确的运动状态,理论推导得到AMB的支撑动刚度曲线,进而基于有限元分析方法得到转子在其支撑下的模态,并与试验结果进行对比,验证所得刚度曲线的正确性。在刚性转子理论基础上,建立转子在AMB系统中的动力学模型。基于Hertz接触理论,分别建立AMB失效后转子与保护轴承内圈之间的碰撞模型和保护轴承的实时动刚度模型。根据所建立的模型,对不同弹性环支撑刚度阻尼在不同初始转速下跌落后的动力学响应进行仿真计算,并与无弹性环状态下跌落结果进行对比。仿真分析结果表明,选用合适的弹性环有利于降低转子跌落后的振动幅值和碰撞力。分别在不同初始状态下进行跌落试验研究,试验结果与理论分析结果基本相符。