[發明專利]磁懸浮儲能飛輪的磁軸承控制電路及其控制方法

無效

• 申請號: 201210560049.3
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103883621A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 蔣濤;李虎全
• 申請（專利權）人: 北京奇峰聚能科技有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;F16C41/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種磁懸浮儲能飛輪的磁軸承控制電路及其控制方法。

背景技術

磁懸浮儲能飛輪是一種新一代的物理儲能裝置，具有大功率、高儲能密度，綠色環保，并具有很強的抗干擾性和快速響應等優點，在國際上已逐步得到應用，并且必將成為我國新一代大規模儲能裝置的首選儲能方式。目前磁懸浮儲能飛輪系統的磁軸承控制主要依賴于位置傳感器采集到的轉子位置信號。由于需要同時對五個軸向進行控制，所以需要五路傳感器信號。五路信號進入磁軸承控制板時，會將干擾信號帶入控制系統。同時在飛輪升速過程中，磁軸承線圈電流脈動導致飛輪系統振動，傳感器將振動的信息代入控制系統可能會產生共振而進一步放大噪聲。通用的處理方法為：在傳感器調理電路上，加入一個3kHz的二級濾波電路來確?？刂品€定和減小噪聲。但是這種方案的缺點就是噪聲依然較大，對控制的穩定性也有一定的影響。

發明內容

基于以上不足之處，本發明涉及一種磁懸浮儲能飛輪的磁軸承控制電路及其控制方法，用于對磁懸浮儲能飛輪磁軸承系統進行控制時減小噪聲污染，適用于各類磁懸浮儲能飛輪磁軸承控制場合。

本發明的技術解決方法是：一種磁懸浮儲能飛輪的磁軸承控制電路，包括五路位移傳感器接口、五路電流傳感器接口、信號調理電路、二級濾波電路、DSP控制單元和功放驅動電路，五路轉子位移傳感器通過五路位移傳感器接口與信號調理電路連接，五路電流傳感器通過五路電流傳感器接口與信號調理電路連接，信號調理電路與二級濾波電路連接，二級濾波電路與DSP控制單元的A/D接口連接，DSP控制單元與功放驅動電路連接；在每路位移傳感器接口和信號調理電路之間，每路位移傳感器接口通過電阻與大地連接；同時在二級濾波電路與DSP控制單元的A/D接口之間，每路連接信號通過電阻與大地連接；在DSP控制單元對五路轉子位移傳感器信號經PID運算，然后再進行一次二級數字低通濾波，最后經過交叉運算后，與五路電流傳感器信號比例運算后求和，形成PWM波調制信號，輸入功放驅動電路控制磁懸浮儲能飛輪的轉子懸浮。

本發明還具有如下特點：

1、如上所述的一種磁懸浮儲能飛輪的磁軸承電控電路，其特征在于，DSP控制單元的具體控制量的計算如下：

首先形成一個控制量轉子軸上下兩端分別定義為A端和B端，Sax、Say分別表示A端位移傳感器X、Y兩個正交方向的轉子徑向位移信號；Sbx、Sby分別表示B端位移傳感器X、Y兩個正交方向的轉子徑向位移信號；Sz表示軸向傳感器輸出的軸向位移信號；Iax、Iay分別表示A端電流傳感器X、Y方向的磁軸承線圈電流信號；Ibx、Iby分別表示B端電流傳感器X、Y方向的磁軸承線圈電流信號；I?z表示軸向電流傳感器輸出的軸向磁軸承線圈電流信號，則每路控制量的計算如下：

OUTax(k)＝PIDSax(k)+(Say(k)-Sby(k))*Kc

OUTbx(k)＝PIDSbx(k)-(Say(k)-Sby(k))Kc

OUTay(k)＝PIDSay(k)+(Sax(k)-Sbx(k))Kc

OUTby(k)＝PIDSby(k)-(Sax(k)-Sbx(k))Kc

OUTz(k)＝PIDSz(k)

上式中：k表示第k次采樣，

PIDSax(k)表示第k次徑向位移信號Sax采樣后進行PID計算的結果，

PIDSbx(k)表示第k次徑向位移信號Sbx采樣后進行PID計算的結果，

PIDSay(k)表示第k次徑向位移信號Say采樣后進行PID計算的結果，

PIDSby(k)表示第k次徑向位移信號Sby采樣后進行PID計算的結果，

PIDSz(k)表示第k次軸向移信號Sz采樣后進行PID計算的結果，

Kc表示交叉計算系數，等于0.01-0.05倍的轉速，

OUTax(k)表示第k次采樣后計算形成A端X方向的控制量，

OUTbx(k)表示第k次采樣后計算形成B端X方向的控制量，

OUTay(k)表示第k次采樣后計算形成A端Y方向的控制量，

OUTby(k)表示第k次采樣后計算形成B端Y方向的控制量，

OUTz(k)表示第k次采樣后計算形成軸向的控制量，

對該其中徑向四路控制量：OUTax(k)、OUTbx(k)、OUTay(k)和OUTby(k)分別進行一個二級低通數字濾波，濾波器的差動計算方程如下：