[發(fā)明專(zhuān)利]混合式磁懸浮軸承的控制方法、裝置及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510801632.2
• 申請(qǐng)日: 2015-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105351357A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭偉林;胡叨福;陳喜迎;賀永玲;楊斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術(shù)研究中心有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F16C32/04
• 分類(lèi)號(hào): F16C32/04
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軸承控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種混合式磁懸浮軸承的控制方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

磁懸浮軸承是一種無(wú)接觸的新型高性能機(jī)電一體化軸承，具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損、無(wú)需潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)。混合式磁懸浮軸承作為磁懸浮軸承中的一種，其機(jī)構(gòu)部件存在永久磁鐵與電磁鐵，永久磁鐵提供偏置磁場(chǎng)，可以避免主動(dòng)磁懸浮系統(tǒng)因偏置電流產(chǎn)生的功耗，電磁鐵產(chǎn)生控制磁場(chǎng)，僅用于提供平衡負(fù)載或者外界干擾力的控制電流。混合式磁懸浮軸承與主動(dòng)式磁懸浮軸承相比，雖然已經(jīng)降低了功耗，但如何進(jìn)一步降低混合式磁懸浮軸承的功耗是磁懸浮軸承控制器設(shè)計(jì)所面臨的問(wèn)題。

常規(guī)的混合式磁懸浮軸承控制器采用定氣隙控制方法，其工作原理為：位移傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)磁懸浮轉(zhuǎn)子的位移信號(hào)，并與參考位移信號(hào)進(jìn)行比較，計(jì)算出偏差量，控制器把該偏差量轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?hào)，經(jīng)過(guò)功率放大器轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂齐娏鳎刂齐娐樊a(chǎn)生控制磁場(chǎng)，與偏置磁場(chǎng)相疊加，進(jìn)而實(shí)時(shí)的改變電磁力的大小，使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮在平衡位置。

當(dāng)混合式磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子無(wú)負(fù)載或者無(wú)任何外界干擾力的情況下，轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定懸浮于平衡位置，此時(shí)，轉(zhuǎn)子主要靠永久磁鐵提供的偏置磁場(chǎng)保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，電磁線圈的控制電流基本為零。但是當(dāng)存在負(fù)載或者外界干擾力時(shí)，電磁線圈需要產(chǎn)生一定的控制電流來(lái)保持轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮于平衡位置，并且負(fù)載或者干擾力增大，控制電流將隨著增大，功耗也相應(yīng)的增大。

現(xiàn)有技術(shù)中，混合式磁懸浮軸承控制器當(dāng)存在負(fù)載或者外界干擾力時(shí)，電磁線圈始終流過(guò)一定的控制電流，并且隨著負(fù)載或者干擾力增大，控制電流增大，功耗增大。

針對(duì)現(xiàn)有的混合式磁懸浮軸承系統(tǒng)在存在負(fù)載或者外界干擾力時(shí)功耗大的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種混合式磁懸浮軸承的控制方法、裝置及系統(tǒng)，以至少解決混合式磁懸浮軸承系統(tǒng)在存在負(fù)載或者外界干擾力時(shí)功耗大的技術(shù)問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種混合式磁懸浮軸承的控制方法，該控制方法包括：檢測(cè)磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子的位移偏差量，并確定所述位移偏差量的電壓控制信號(hào)；通過(guò)功率控制器對(duì)所述電壓控制信號(hào)作正反饋處理，得到處理后的電壓控制信號(hào)；利用所述處理后的電壓控制信號(hào)確定功率放大器輸出的驅(qū)動(dòng)電流；通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)電磁線圈，以使所述轉(zhuǎn)子懸浮。

進(jìn)一步地，通過(guò)功率控制器對(duì)所述電壓控制信號(hào)作正反饋處理，得到處理后的電壓控制信號(hào)包括：將所述電壓控制信號(hào)作為所述功率控制器的輸入，對(duì)所述電壓控制信號(hào)作積分處理，得到反饋信號(hào)；將所述反饋信號(hào)與所述電壓控制信號(hào)疊加，輸出所述處理后的電壓控制信號(hào)。

進(jìn)一步地，對(duì)所述電壓控制信號(hào)作積分處理，得到反饋信號(hào)包括：將所述電壓控制信號(hào)作k/s積分處理，得到所述反饋信號(hào)，其中，所述k表示所述功率控制器的比例系數(shù)，1/s表示積分。

進(jìn)一步地，檢測(cè)磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子的位移偏差量包括：實(shí)時(shí)檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置；計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的平衡位置與所述當(dāng)前位置的差值，得到所述位移偏差量。

進(jìn)一步地，在通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)電磁線圈，以使所述轉(zhuǎn)子懸浮之后，所述控制方法還包括：將所述轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置確定為所述轉(zhuǎn)子更新后的平衡位置。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種混合式磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：處理器，用于檢測(cè)磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子的位移偏差量，并確定所述位移偏差量的電壓控制信號(hào)；功率控制器，用于對(duì)所述電壓控制信號(hào)作正反饋處理，得到處理后的電壓控制信號(hào)；功率放大器，用于利用所述處理后的電壓控制信號(hào)確定所述功率放大器輸出的驅(qū)動(dòng)電流，并通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)電磁線圈，以使所述轉(zhuǎn)子懸浮。

進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)還包括：積分器，所述電壓控制信號(hào)作為所述功率控制器的輸入，通過(guò)所述積分器對(duì)所述電壓控制信號(hào)作積分處理，得到反饋信號(hào)，將所述反饋信號(hào)與所述電壓控制信號(hào)疊加，輸出所述處理后的電壓控制信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述處理器包括：位移傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置；比較器，用于計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的平衡位置與所述當(dāng)前位置的差值，得到所述位移偏差量；電壓控制器，用于確定所述位移偏差量的電壓控制信號(hào)。