[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)軸承永磁電機(jī)的懸浮力控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110097357.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112865662B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宇;張藝;郝雯娟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P25/02
• 分類(lèi)號(hào): H02P25/02;H02P27/06;H02N15/00
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)軸承永磁電機(jī)的懸浮力控制方法，分別考慮x、y方向徑向負(fù)載力突加和突減情況下的懸浮力控制方法，在負(fù)載力突變的過(guò)程中，以實(shí)現(xiàn)懸浮力、位移速度、位移的動(dòng)態(tài)軌跡最優(yōu)為目標(biāo)，按照逆變器所能提供的最快變化率來(lái)控制懸浮力的線(xiàn)性增加或者線(xiàn)性減小，并且合理設(shè)計(jì)懸浮力的線(xiàn)性增加和懸浮力的線(xiàn)性減小的區(qū)域和組合，使得動(dòng)態(tài)過(guò)程中位移速度只存在一次超調(diào)、位移無(wú)超調(diào)即可收斂，使得調(diào)節(jié)次數(shù)最小，減小了動(dòng)態(tài)時(shí)間，解決了現(xiàn)有直接懸浮力控制算法不能保證負(fù)載力突變的過(guò)程中轉(zhuǎn)子位移和轉(zhuǎn)子位移加速度兩者的動(dòng)態(tài)軌跡最優(yōu)的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)軸承永磁電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種無(wú)軸承永磁電機(jī)的懸浮力控制方法。

背景技術(shù)

無(wú)軸承電機(jī)是根據(jù)磁軸承與電機(jī)產(chǎn)生電磁力原理的相似性，把磁軸承中產(chǎn)生徑向力的繞組安裝在電機(jī)定子上，通過(guò)解耦控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力的獨(dú)立控制。無(wú)軸承電機(jī)具有磁懸浮磁軸承所有優(yōu)點(diǎn)，需要免維修、長(zhǎng)壽命運(yùn)行，無(wú)菌、無(wú)污染以及有毒有害液體或氣體的傳輸是無(wú)軸承電機(jī)典型應(yīng)用場(chǎng)合。

無(wú)軸承電機(jī)的控制分為轉(zhuǎn)矩控制和懸浮力控制。為了提高懸浮力控制的動(dòng)態(tài)性能，專(zhuān)利CN200810155789.2提出了一種永磁型無(wú)軸承電機(jī)直接懸浮力控制方法，在保持轉(zhuǎn)矩繞組合成氣隙磁鏈恒定的同時(shí),通過(guò)適當(dāng)選擇逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)控制懸浮繞組定子磁鏈空間矢量的幅值與方向，控制無(wú)軸承永磁同步電機(jī)懸浮力的大小和方向，對(duì)懸浮力采用閉環(huán)控制，進(jìn)一步對(duì)轉(zhuǎn)矩控制繞組和懸浮力繞組解耦，該發(fā)明是一種對(duì)懸浮力控制準(zhǔn)確性高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，受電機(jī)參數(shù)影響小的控制方法。

然而，上述直接懸浮力控制方法只是實(shí)現(xiàn)了實(shí)際懸浮力可以快速精準(zhǔn)地跟蹤上給定懸浮力。在負(fù)載力突變的過(guò)程中，給定懸浮力地軌跡由位移環(huán)控制器決定，位移環(huán)控制器采用的是基于不完全微分的線(xiàn)性PID控制器，它不能保證負(fù)載力突變的過(guò)程中給定懸浮力軌跡地最優(yōu)，從而不能保證負(fù)載力突變的過(guò)程中轉(zhuǎn)子位移和轉(zhuǎn)子位移加速度兩者的動(dòng)態(tài)軌跡最優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種無(wú)軸承永磁電機(jī)的懸浮力控制方法，解決了現(xiàn)有直接懸浮力控制方法中給定懸浮力軌跡受線(xiàn)性控制器影響、轉(zhuǎn)子位移和轉(zhuǎn)子位移加速度地動(dòng)態(tài)軌跡不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)地問(wèn)題。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種無(wú)軸承永磁電機(jī)的懸浮力控制方法，所述無(wú)軸承永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)矩繞組控制逆變器、懸浮繞組控制逆變器和無(wú)軸承永磁電機(jī)；所述轉(zhuǎn)矩繞組控制逆變器包括直流電壓源U₁，所述直流電壓源U₁兩端并聯(lián)有濾波電容C1；開(kāi)關(guān)管Q1、Q2依次串聯(lián)在直流電壓源U₁兩端，構(gòu)成第一橋臂；開(kāi)關(guān)管Q3、Q4、Q5和Q6以同樣方法依次構(gòu)成第二橋臂和第三橋臂；所述轉(zhuǎn)矩繞組控制逆變器的三個(gè)橋臂中點(diǎn)分別與無(wú)軸承永磁電機(jī)的三相轉(zhuǎn)矩繞組A、B、C相連；所述懸浮繞組控制逆變器包括直流電壓源U₂，所述直流電壓源U₂兩端并聯(lián)有濾波電容C2；開(kāi)關(guān)管Q7、Q8依次串聯(lián)在直流電壓源U₂兩端，構(gòu)成第四橋臂；開(kāi)關(guān)管Q9、Q10、Q11、Q12以同樣方法依次構(gòu)成第五橋臂和第六橋臂；所述懸浮繞組控制逆變器的三個(gè)橋臂中點(diǎn)分別與無(wú)軸承永磁電機(jī)的三相轉(zhuǎn)矩繞組a、b、c相連；所述無(wú)軸承永磁電機(jī)的定子上裝有x方向電渦流傳感器和y方向電渦流傳感器；所述懸浮力控制方法分為以下四種情況：

(1)、x方向徑向負(fù)載力突加情況

步驟S1、利用x方向電渦流傳感器測(cè)量獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的x方向的位移X，預(yù)設(shè)x方向的位移誤差值為Δx，且Δx＞0；當(dāng)-XΔx時(shí)，無(wú)軸承永磁電機(jī)的x方向徑向負(fù)載力突加，記錄這一時(shí)刻為0時(shí)刻；