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.

摘要：对某磁悬浮轴承系统进行了理论建模,并进行了试验。由于建模时忽略了功率放大器和位移传感器的影响,磁悬浮轴承系统理论模型与其实际特性有较大差异,磁悬浮轴承系统是一个三阶模型,而非理论模型的二阶模型,基于理论模型设计的控制器难以获得较好的控制性能,建模时需考虑功率放大器和位移传感器的影响。为优化控制性能,采用频域辨识法对实际系统进行模型辨识,得到系统的频率特性,并对辨识数据进行模型拟合。在辨识得到的三阶模型基础上,采用极点配置法重新设计控制器,对转子进行悬浮控制,转子稳定悬浮时的位移波动量降低了约60%。

摘要：由于磁流变阻尼器模型的非线性较强,为了建立准确的模型以及控制算法的设计以实验室试制的挤压式磁流变阻尼器为研究核心,对其进行测试得到示功图;以Bouc-Wen模型为基础辨识出阻尼器模型的参数。结果表明:辨识得到的示功曲线与真实的示功曲线比较吻合,能够较准确地描述阻尼器在实际工作情况下的真实出力,为以后半主动控制算法的研究奠定了基础。