[發明專利]無軸承開關磁阻電機及其控制方法

無效

• 申請號: 200910026614.6
• 申請日: 2009-05-05
• 公開（公告）號: CN101546947A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 曹鑫;鄧智泉;王曉琳;周芹
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K3/28;H02P6/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 許 方

技術領域

發明涉及一種無軸承開關磁阻電機及其控制方法，屬無軸承開關磁阻電機控制方法的技術領域。

背景技術

傳統的無軸承開關磁阻電機可分為雙繞組結構和單繞組結構。雙繞組結構的無軸承開關磁阻電機通過在普通開關磁阻電機的定子上疊加一套附加繞組，通過該繞組產生的磁場與原有繞組磁場疊加，使得氣隙磁密不均勻分布，從而產生轉子懸浮所需的徑向力。單繞組結構的無軸承開關磁阻電機則沿用普通開關磁阻電機定子上的一套繞組，不同的是各個定子齒極上的繞組均獨立控制，通過定子繞組的不對稱勵磁產生轉子懸浮所需的徑向磁拉力。

但是，不管是單繞組結構還是雙繞組結構的無軸承開關磁阻電機，均需要較多的功率變換器來實現定子繞組的不對稱勵磁，增加了系統成本，不利于無軸承開關磁阻電機的推廣與應用，使得其在現代調速研究及工業應用領域的競爭力不夠突出。

發明內容

本發明目的是針對現有技術存在的缺陷提供一種無軸承開關磁阻電機及其控制方法。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

本發明無軸承開關磁阻電機，包括定子、轉子和三相定子繞組，其特征在于所述定子繞組包括主繞組和懸浮繞組，其中每相定子繞組對應的定子齒極上的主繞組串聯，而三相定子繞組對應的定子齒極上的α軸懸浮繞組串聯、β軸懸浮繞組串聯，其中β軸為直角坐標系中的縱軸，α軸為直角坐標系中的橫軸。

所述的無軸承開關磁阻電機的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

a.)采用轉子轉角位移傳感器檢測所述無軸承開關磁阻電機得到轉子轉角θ；

b.)將步驟a所述的轉子轉角θ經過速度檢測模塊得到無軸承開關磁阻電機的實際轉速ω；

c.)將給定的無軸承開關磁阻電機給定轉速ω^*與步驟b所述的實際轉速ω之差經過PI調節器得到無軸承開關磁阻電機的超前角θ_m^*和主繞組電流給定值i_m^*；

d.)采用β軸方向的徑向位移傳感器檢測所述無軸承開關磁阻電機得到β軸方向實際位移，采用α軸方向的徑向位移傳感器檢測所述無軸承開關磁阻電機得到α軸方向實際位移；

e.)將給定的無軸承開關磁阻電機β軸方向參考位移與步驟d所述的β軸方向實際位移之差經過第一PID調節器得到無軸承開關磁阻電機β軸方向給定懸浮力F_β^*，將給定的無軸承開關磁阻電機α軸方向參考位移與步驟d所述的α軸方向實際位移之差經過第二PID調節器得到無軸承開關磁阻電機α軸方向給定懸浮力F_α^*；

f.)將步驟e所述的無軸承開關磁阻電機β軸方向給定懸浮力F_β^*、α軸方向給定懸浮力F_α^*和步驟a所述的轉子轉角θ經過懸浮力分配和電流計算得到無軸承開關磁阻電機α軸懸浮繞組電流給定值i_s1^*和β軸懸浮繞組電流給定值i_s2^*；

g.)將步驟c所述的無軸承開關磁阻電機的超前角θ_m^*和主繞組電流給定值i_m^*和步驟a所述的轉子轉角θ經過主繞組功率變換器得到無軸承開關磁阻電機主繞組的控制信號；將步驟f所述的無軸承開關磁阻電機α軸懸浮繞組電流給定值i_s1^*和β軸懸浮繞組電流給定值i_s2^*經過懸浮繞組功率變換器得到無軸承開關磁阻電機懸浮繞組的控制信號。

本發明減少功率變換器角度降低系統成本，提高系統集成化程度。

附圖說明

圖1：本發明無軸承開關磁阻電機繞組連接示意圖；

圖2：本發明無軸承開關磁阻電機電流示意圖；

圖3：本發明控制結構圖。