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自進入21世紀以來,世界各國的經濟快速發展,尤其是大型工業的迅猛發展使得地球上的煤炭、石油、天然氣等化石燃料正在被迅速消耗。為了應對遲早出現的能源危機,世界各國紛紛探索新型清潔能源的出路。風能作為一種可再生的清潔能源,受到了世界各國的廣泛關注。根據世界風能協會的統計,預計到2030年,世界調速電總量將占全球發電能源的20%。圖磁懸浮調速電機結構圖但采用傳統機械軸承支承的調速電機起動阻力和起動風速大,起動風速在3m/s左右,使得調速電的效率比較低。磁懸浮調速電機的誕生使得這個問題得到改善,將調速電機中傳統機械軸承替換成磁懸浮軸承,就構成了磁懸浮調速電機,如圖所示。
其優勢主要體現在:①磁懸浮調速電機的轉子是靠磁場力懸浮的,定、轉子運動表面之間沒有接觸、無摩擦,降低了起動風速,起動風速可降至1.5m/s。②由于沒有接觸,所以不需潤滑,可省去管道、過濾器和密封元件。相應地不存在潤滑劑對環境的污染,進而可免除高額的維護和保養的費用,大大降低成本。③功耗相對較低,減小損耗。由于磁力支承僅由磁滯和渦流引起很小磁損,所以效率較高,在10000r/min的時候,磁支承的功耗大約只有流體動壓潤滑支承的6%,滾動支承的17%,這對于節能有重大意義。④可以在小行程內產生大的驅動力。⑤在位移傳感器的精度足夠高時,磁軸承的控制精度也會非常高。⑥變剛度、變阻尼。
磁軸承的剛度、阻尼系數由控制系統而定,一定范圍可以隨意設計,且在運行的過程中可控可調節,動態性能良好。⑦平均發電天數可由原來的90天/年提高到210天/年,發電效率也提高15%以上,從而有效地提高發電量。此外,磁懸浮軸承對極端氣候具有很好的適應性。本文在介紹國內外磁懸浮調速電機的發展應用狀況的基礎上,對磁懸浮調速電機控制技術進行了詳細描述,以推進我國的調速電機的研究和應用。
磁懸浮調速電機國內外發展現狀 國外磁懸浮調速電機研究發展現狀圖水平軸調速電機與垂直軸調速電機一般來說,磁懸浮調速電機可分為水平軸和垂直軸兩類。水平軸調速電機的風輪圍繞著一個水平軸旋轉,綜述轉子系統中應用了H∞控制器;李永盼等在磁懸浮軸承控制系統中應用了滑模變結構控制;Jiang.Y.H在磁懸浮轉子低速運行時采用神經網絡控制;然而在比較了LQG、H∞、PID控制、智能控制、滑模控制的各種性能,比如穩定性、快速性、魯棒性等之后,連曾經被認為是最適合在磁懸浮技術中應用的H∞控制器,由于其過分依賴于權函數,計算量大,而且耗時而很少應用于實際當中。

