[發明專利]六相逆變器供電的無軸承磁通切換電機驅動方法及系統

有效

• 申請號: 201710537446.1
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107317537B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 周揚忠;方飛;鄭夢飛;鐘天云
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02P25/22
• 分類號: H02P25/22;H02P21/22
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;薛金才

技術領域

本發明屬于電機控制領域，具體涉及一種六相逆變器供電的無軸承磁通切換電機驅動方法及系統。

背景技術

傳統的永磁同步電機采用轉子永磁結構，永磁體處于定子內腔中。由于定子內腔的溫度通常較高，且溫度不易散發，導致永磁體具有溫升退磁的風險。為此，學者們提出了定子永磁型磁通切換電機，其永磁體處于定子上，永磁體的溫度易于散發，有效降低了永磁溫升退磁的風險。

機械軸承支撐的定子永磁型磁通切換電機具有軸承的機械磨損，導致該種電機在大容量、高速、清潔、高可靠性等領域應用受限，而把無軸承技術應用于定子永磁型磁通切換電機上，構成新型的無軸承磁通切換電機，可以有效地拓展了定子永磁型磁通切換電機的應用范圍。

通常，為了實現轉子沿切向旋轉運行，需要在定子上嵌入一套控制轉子切向旋轉的轉矩繞組；同時，為了實現轉子沿徑向懸浮運行，需要在定子上同時嵌入一套控制轉子徑向懸浮的懸浮繞組。從減少三次諧波對電機運行的不利影響，通常采用三相星型連接轉矩繞組和三相星型連接懸浮繞組。從控制三相轉矩繞組電流和三相懸浮繞組電流角度，可以分別采用一個三相逆變器供電。但三相逆變器供電三相繞組的驅動系統在逆變橋或繞組故障后，在不改變接線情況下驅動系統無法運行，從而降低了系統運行的可靠性。

發明內容

為了解決現有技術的不足之處，本發明提出一種六相逆變器供電的無軸承磁通切換電機驅動策略，目的是提高無軸承磁通切換電機運行的可靠性，簡化繞組的供電結構。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種六相逆變器供電的無軸承磁通切換電機驅動方法，其特征在于：包括以下步驟：S1：把mαmβ靜止坐標系中轉矩電流給定分量送給2/3靜止坐標變換，輸出六相繞組中mA、mC、mE電流給定S2：把sαsβ靜止坐標系中懸浮電流給定分量送給2/3靜止坐標變換環節，輸出控制轉子徑向懸浮的三相懸浮電流給定分量S3：把控制轉子切向旋轉的轉矩電流給定分量和控制轉子徑向懸浮的懸浮電流給定分量同時送給六相電流給定計算環節，輸出六相電流給定值其計算公式如下：S4：利用電流檢測電路檢測六相轉矩繞組電流i_mA、i_mB、i_mC、i_mD、i_mE、i_mF；S5：根據六相轉矩繞組電流給定及反饋值i_mA、i_mB、i_mC、i_mD、i_mE、i_mF，計算六相電流控制誤差e_mA、e_mB、e_mC、e_mD、e_mE、e_mF，其電流控制誤差計算公式如下：

S6：把六相電流控制誤差e_mA、e_mB、e_mC、e_mD、e_mE、e_mF送給電流控制器，電流控制器輸出值直接控制六相逆變器中功率管開關動作，實現實際六相轉矩繞組電流跟蹤其給定值，從而實現轉子切向旋轉與徑向懸浮運行。

本發明還提供一種六相逆變器供電的無軸承磁通切換電機驅動系統，其特征在于：包括整流電路、濾波電容、六相逆變器、無軸承磁通切換電機、繞組電流采集電路、x偏移檢測電路、y偏移檢測電路、轉子位置角檢測電路、隔離驅動及中央控制器；交流電壓經整流電路、濾波電容與六相逆變器一輸入連接；中央控制器控制信號經隔離驅動與六相逆變器另一輸入連接；六相逆變器輸出與無軸承磁通切換電機連接；繞組電流采集電路、x偏移檢測電路、y偏移檢測電路、轉子位置角檢測電路分別對無軸承磁通切換電機的繞組電流、x偏移、y偏移、轉子位置角進行采集，并將采集后的信號傳送至中央控制器。

本發明同現有無軸承電機驅動控制系統相比較，具有如下優點：1)采用六相逆變器同時提供控制轉子切向旋轉的轉矩電流分量和徑向懸浮的懸浮電流分量，簡化了逆變器控制；2)采用多相逆變器供電后，允許驅動系統在缺相情況下容錯運行，從而提高了轉子懸浮運行的可靠性；3)盡管采用六相變換器供電，但電機中仍然具有轉矩控制和懸浮控制的兩套繞組，所以轉矩控制和懸浮控制相互解耦，轉子懸浮運行更加穩定；4)由于永磁體位于定子上，可以有效避免永磁體因溫升引起的永久性退磁的風險。

附圖說明

圖1為本發明研究的無軸承磁通切換電機。