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近年来,工业发展迅速,传统的普通电机已很难满足特种电气传动/驱动系统的性能要求。通过两套绕组相互作用改变气隙磁场分布,使转子同时实现悬浮和旋转的无轴承电机,改变了普通电机转子的支撑方式,从而避免了机械摩擦、磨损、轴承寿命短等缺点,目前已成为特种电气传动和磁悬浮领域重点研究方向之一。无轴承异步电机(Bearingless Induction Motor,BIM)具有机械强度高、噪声小、控制精度高以及齿槽脉动转矩低等优点,使其在医疗器械领域,无菌、无污染的食品加工领域,高速高精的航空航天领域等都有潜在的应用价值。本文在国家自然科学基金项目(51475214)和江苏省自然科学基金项目(BK20141301)的资助下,在分析BIM运行机理和建立其数学模型的基础上,重点对基于低频信号注入法的BIM无速度传感器控制和基于改进电压模型法的BIM无位置传感器控制开展研究,具体研究内容如下:首先,对无轴承电机的国内外研究现状和应用领域进行了介绍,在此基础上探讨了BIM的发展方向。然后推导了BIM的数学模型,并构建了基于气隙磁场定向控制的BIM控制系统。其次,针对机械式传感器在BIM运行中的不足,提出了基于低频信号注入法的BIM转速辨识方法和基于改进电压模型法的BIM转子位移辨识方法。前者利用通入的低频电流信号来获取转子位置偏差角,然后由PI控制器对该角进行调节,可得到气隙磁场旋转速度,据此设计出转速估计器。后者利用低通滤波器替换传统电压模型中的纯积分环节,进而利用电感矩阵和转子径向位移之间的关系,设计出转子位移估计器,从而达到准确辨识转子位移的目的。以上述两种无传感器方法为基础,搭建BIM无传感器矢量控制系统并开展仿真研究。结果表明,两种方法不仅能够分别准确检测出转子转速和位移,并且都具有较好的动、静态性能。最后,对BIM矢量控制系统的硬件电路和软件程序进行设计。其中,硬件电路主要包括无速度传感器接口电路、无位置传感器接口电路和电源电路等,软件程序主要包括主程序和中断服务子程序等。然后以TMS320F2812 DSP芯片为核心搭建了BIM控制系统实验平台,并做了实验研究。结果表明,所提方法能够快速、准确的检测出转子转速和转子位移,达到了预期的效果。