[實用新型]無軸承永磁同步電機的控制器

無效

• 申請號: 200920037557.7
• 申請日: 2009-02-11
• 公開（公告）號: CN201374678Y
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 譚耳;朱熀秋
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P27/04
• 分類號: H02P27/04;H02P21/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型涉及電力傳動控制設備的技術領域，具體涉及無軸承永磁同步電機的控制器。

背景技術

無軸承永磁同步電機繼承了磁軸承支承電機的無潤滑、無磨損、無機械噪聲等特點，在機床電主軸、渦輪分子泵、離心機、壓縮機、機電貯能、航空航天等特殊電氣傳動領域具有廣泛的使用前景。無軸承永磁同步電機是一類多變量、非線性、強耦合的被控對象，其徑向位置、轉速難以通過外加的信號準確地控制。若要實現電機轉子穩定懸浮和運行，必須對電機轉矩力和懸浮力進行解耦控制。

目前，無軸承永磁同步電機轉矩和懸浮力解耦控制采用矢量控制。相對于矢量控制，直接轉矩控制具有控制結構簡單，轉速響應快，優良的動靜態性能，對電機參數表現出強的魯棒性等優點。傳統的懸浮力矢量控制中，系統過多依賴于電機參數以及矢量坐標變換的復雜性使得實際的控制效果難以達到理論分析的結果；懸浮力處于開環狀態，限制了懸浮力控制的精度和動態響應性能；采用電流跟蹤型逆變器，逆變器開關頻率高，逆變器容量利用率不高。

為進一步提高無軸承永磁同步電機的動態工作性能，更好的實現無軸承永磁同步電機的轉矩和徑向懸浮力的解耦控制，需采用一些新的控制技術和新的控制方法。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種既可使無軸承永磁同步電機具有優良的動、靜態控制性能，抗電機參數變化及抗負載擾動能力強，又能有效地提高無軸承永磁同步電機的各項控制性能指標，如動態響應速度、穩態跟蹤精度及參數魯棒性的無軸承永磁同步電機控制器。

實現本實用新型目的的技術方案是：無軸承永磁同步電機的控制器，包括直接轉矩控制器和懸浮力直接控制器；

直接轉矩控制器用于生成無軸承永磁同步電機轉矩繞組控制電壓源逆變器開關信號，驅動逆變器對轉矩繞組磁鏈和轉矩進行直接控制；

懸浮力直接控制器直接生成懸浮力繞組控制電壓源逆變器開關信號，驅動逆變器對懸浮力繞組磁鏈和轉子徑向懸浮力進行直接控制。

所述直接轉矩控制器進一步由兩個PI控制器、轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器、參考磁鏈生成模塊和空間矢量脈寬調制模塊SVM組成；轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器用于在線計算出轉矩繞組磁鏈幅值ψ_s1和相位θ及電機轉矩T_e；轉速指令值ω^*和實時轉速ω的比較差值經PI控制器調制后生成轉矩指令值T_e^*，T_e^*與轉矩實時值T_e的比較差值，再經PI控制器調制后生成轉矩繞組磁鏈相位角增量Δδ，然后參考磁鏈生成模塊根據Δδ與轉矩繞組磁鏈幅值指令值ψ_s1^*及實時磁鏈幅值ψ_s1和相位θ生成電壓指令值U_α和U_β，再經空間矢量脈寬調制模塊SVM調制后生成電壓源逆變器開關信息，驅動逆變器實現無軸承永磁同步電機直接轉矩控制。