[發(fā)明專利]一種12/8極單繞組無軸承開關(guān)磁阻電機的直接轉(zhuǎn)矩與直接懸浮力控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410023746.4
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103780184A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魯紅亮;曹鑫;鄧智泉;趙麗丹;楊晗
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種12/8極單繞組無軸承開關(guān)磁阻電機的直接轉(zhuǎn)矩與直接懸浮力控制方法，屬于無軸承開關(guān)磁阻電機的控制方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的無軸承開關(guān)磁阻電機可分為雙繞組結(jié)構(gòu)和單繞組結(jié)構(gòu)。雙繞組無軸承開關(guān)磁阻電機是在原來普通開關(guān)磁阻電機的定子上額外的增加一套懸浮繞組，通過合理的控制這兩套繞組的電流，使其電機具有自懸浮的功能，以便實現(xiàn)高速運行；而單繞組無軸承開關(guān)磁阻電機在結(jié)構(gòu)上與普通開關(guān)磁阻電機類似，區(qū)別在于每個定子齒上的繞組均相互獨立，通過合理地獨立控制每個繞組的電流，實現(xiàn)電機的自懸浮功能和高速旋轉(zhuǎn)。

無論雙繞組無軸承開關(guān)磁阻電機還是單繞組無軸承開關(guān)磁阻電機，轉(zhuǎn)矩與懸浮力之間都存在著強耦合的關(guān)系，通過建立數(shù)學(xué)模型和設(shè)計相應(yīng)的控制策略，來實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)和懸浮。對于具體的轉(zhuǎn)矩和懸浮力控制方法，目前均采用電流跟蹤斬波控制。控制策略過多地依賴于精確數(shù)學(xué)模型和復(fù)雜的電機參數(shù)，使得控制系統(tǒng)過于復(fù)雜，且動態(tài)響應(yīng)速度較慢，轉(zhuǎn)矩和懸浮力脈動較大，限制了無軸承電機的高速運行性能。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提供一種12/8極單繞組無軸承開關(guān)磁阻電機的直接轉(zhuǎn)矩與直接懸浮力控制方法，通過對轉(zhuǎn)矩和懸浮力的直接控制，以期降低轉(zhuǎn)矩脈動和懸浮力脈動，從而提高系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種12/8極單繞組無軸承開關(guān)磁阻電機的直接轉(zhuǎn)矩與直接懸浮力控制方法，所述12/8極單繞組無軸承開關(guān)磁阻電機為3相12/8極單繞組無軸承開關(guān)磁阻電機，其由12個齒極的定子和8個齒極的轉(zhuǎn)子組成，包括由A1-A4四個繞組組成的A相，由B1-B4四個繞組組成的B相，由C1-C4四個繞組組成的C相，每相的四個繞組獨立控制，所述控制方法包括

1）A相磁鏈由A相的四個繞組匝得的磁鏈合成：

ψ_A=ψ_A1+ψ_A2+ψ_A3+ψ_A4??????（1）

同理可得B相和C相的磁鏈；

2）在空間坐標系中，將角度互差120°的三相磁鏈合成變換到αβ坐標系上，在αβ坐標系下，求得合成磁鏈的幅值和相位：

ψ_α＝ψ_A-ψ_Bcos60°-ψ_Ccos60°??????（2）

ψ_β＝ψ_Bsin60°-ψ_Csin60°??????（3）

ψs=ψα2+ψβ2---(4)]]>

δ=arctan2(ψβψα)---(5)]]>

3）將合成磁鏈的幅值控制為定值，控制合成磁鏈相位的旋轉(zhuǎn)達到對轉(zhuǎn)矩的直接控制；對懸浮力系數(shù)較大的一相的四個繞組不平衡勵磁達到對懸浮力的直接控制，即根據(jù)懸浮力滯環(huán)信號和轉(zhuǎn)子位置角，選取轉(zhuǎn)子位置角在區(qū)間[-7.5°，7.5°]內(nèi)的一相，給這一相的四個繞組施加不平衡電壓，使得四個繞組匝得的磁鏈不平衡，進而達到對懸浮力直接控制。