主动磁悬浮轴承在余热发电机的应用研究

作     者：贺艳晖 甘杨俊杰 周亮 HE Yanhui;GAN Yangjunjie;ZHOU Liang

作者机构：中车株洲电机有限公司湖南株洲412000 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2022年第57卷第3期

页      码：657-664页

摘      要：针对传统余热发电设备存在发电效率低、成本高、体积大等问题,设计了一款装备5自由度(5-DOF)主动磁悬浮轴承的余热发电机,用于余热发电有机朗肯循环系统.首先,基于电机转子轴径限制和最大承载力要求,确定径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承的结构形式,采用一维磁路模型和二维有限元分析,计算并校核磁悬浮轴承的尺寸和性能参数;其次,为保证磁悬浮轴承的稳定裕度,采用三电平PWM功率放大器降低输出电流纹波,利用不完全微分PID控制器和不平衡补偿算法实现5自由度稳定悬浮;最后,将该磁悬浮余热发电机应用到实际客户现场,从稳定裕度、承载力和轴振峰峰值3个维度验证磁悬浮余热发电机的可靠性.现场试验结果表明:磁悬浮余热发电机系统运行稳定可靠,实现了满功率发电和长期运行考核;在全工况运行范围,磁悬浮轴承系统的灵敏度函数小于12 dB,余热发电机转子振动峰峰值小于53μm,满足ISO14839-3规定的长期稳定运行要求;轴向承载力最大达到3 600 N,满足实际工况需求.

主 题 词：有机朗肯余热发电机 主动磁悬浮轴承 三电平PWM功率放大器 转子不平衡补偿 

学科分类：080804[080804] 080805[080805] 0808[工学-自动化类] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 0702[理学-物理学类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.0258-2724.20210860

馆 藏 号：203112330...