[發(fā)明專利]一種無軸承永磁同步電機(jī)無速度傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710932504.0
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107547024B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜偉;朱熀秋;華逸舟;黃磊;孫玉坤
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種測量無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速的無速度傳感器，由一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)左逆系統(tǒng)、4個(gè)延時(shí)模塊和一個(gè)微分器組成，第一、第二個(gè)延時(shí)模塊的輸入分別是無軸承永磁同步電機(jī)定子的轉(zhuǎn)矩繞組在α?β坐標(biāo)系上的電壓分量，輸出分別是在t時(shí)刻50個(gè)電壓分量的平均值；第三、第四個(gè)延時(shí)模塊的輸入分別是轉(zhuǎn)矩繞組在α?β坐標(biāo)系上的電流分量，輸出分別是在t時(shí)刻50個(gè)電流分量的平均值，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)左逆系統(tǒng)輸出的是無軸承永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度；延時(shí)模塊通過對樣本數(shù)據(jù)的帥選與過濾，減少神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)次數(shù)與擬合失敗的風(fēng)險(xiǎn)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)左逆系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)對非線性強(qiáng)耦合的電機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的逼近擬合，避免了傳統(tǒng)機(jī)械式速度傳感器的安裝與維護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無軸承永磁同步電機(jī)領(lǐng)域，具體是無軸承永磁同步電機(jī)的無速度傳感器的結(jié)構(gòu)，用于無軸承永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)中，測量無軸承永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

背景技術(shù)

無軸承永磁同步電機(jī)是一種高轉(zhuǎn)速、高精度及無需潤滑的新型特種電機(jī)，在航天航空，化工制造，半導(dǎo)體工業(yè)及其他需要特殊環(huán)境的領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。目前無軸承永磁同步電機(jī)的控制方法大多采用矢量控制方法，這種方法需要通過獲得轉(zhuǎn)子速度來實(shí)現(xiàn)磁通的精確位置，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和懸浮力之間的解耦控制和電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)的電機(jī)速度檢測都采用光電標(biāo)碼盤等機(jī)械式的速度傳感器來檢測，然而，采用這種機(jī)械式的速度傳感器具有諸多缺點(diǎn)，不僅存在安裝與維護(hù)上的諸多不易，而且提高了電機(jī)成本和降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，限制了無軸承永磁同步電機(jī)在惡劣環(huán)境下的使用，更關(guān)鍵的在于高速和超高速無軸承永磁同步電機(jī)的運(yùn)行速度范圍和精度要求是傳統(tǒng)機(jī)械式速度傳感器無法滿足的。

無速度傳感器是通過檢測電機(jī)控制系統(tǒng)中易于得到的非轉(zhuǎn)速參數(shù)，通過控制算法來獲得轉(zhuǎn)速參數(shù)，即利用易于檢測到的定子電壓、電流等的物理量進(jìn)行速度估計(jì)以取代傳統(tǒng)的機(jī)械式速度傳感器，從而實(shí)現(xiàn)無速度傳感器的高精度控制。對于普通永磁同步電機(jī)而言，目前已經(jīng)提出的無速度傳感器辨識方法包括：卡爾曼濾波法、高頻注入法及模型參考自適應(yīng)法等，其中卡爾曼濾波法算法復(fù)雜，同時(shí)也要求系統(tǒng)和觀測值必須為線性化，有很大的局限性；高頻注入法雖低速性能較好，但易受電機(jī)負(fù)載干擾：模型參考自適應(yīng)方法則容易受到電機(jī)參數(shù)影響，同時(shí)也存在模型精確度和穩(wěn)定性不足的缺陷。

中國專利公開號為CN102130647A的文獻(xiàn)中提出一種采用靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)左逆算法實(shí)現(xiàn)對無軸承異步電機(jī)的速度辨識方法，但該方法不僅要求輸入信號較多，同時(shí)缺少對輸入信號的濾波處理，這會嚴(yán)重影響速度辨識的精確度，其次所用靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)缺少必要的反饋和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。中國專利公開號為CN102629848A的文獻(xiàn)中提出一種采用支持向量機(jī)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度辨識方法，但是支持向量機(jī)的缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和運(yùn)算量大，對實(shí)際應(yīng)用中數(shù)字處理芯片提出了較高的要求，費(fèi)時(shí)較多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于綜合逆系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和延時(shí)控制的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，提出一種結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、具有良好動(dòng)態(tài)性能的無軸承永磁同步電機(jī)無速度傳感器，以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)無軸承永磁同步電機(jī)全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速檢測。