[發明專利]用于控制裝備旋轉機械的主動磁性軸承的系統和相應方法

在審

• 申請號: 202110232586.4
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN113346817A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: F.比奈梅
• 申請（專利權）人: 斯凱孚磁性機械技術公司
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/13
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛飛

1.一種用于控制裝備包括轉子(1)和定子的旋轉機械的至少一個主動磁性軸承的系統，

控制系統設置有：至少一個裝置(3a、3b)，用于根據來自至少兩個位置傳感器(2a、2b)的信號來測量轉子相對于定子的徑向位置；以及根據轉子的徑向位置的主動磁性軸承的至少兩個控制回路(7a、7b)，磁性軸承的每個控制回路設置有根據轉子旋轉速度的至少一個同步濾波器(6a、6b)，

其特征在于，它包括用于確定轉子相對于定子的旋轉速度的裝置(10)，該裝置從測量裝置(3a、3b)接收轉子的徑向位置的測量作為輸入，并且根據在轉子的旋轉速度為零的同時在預定時間內執行的轉子的徑向位置的測量。

2.根據權利要求1所述的控制系統，其中，所述用于確定旋轉速度的裝置包括擴展的卡爾曼濾波器。

3.根據權利要求2所述的控制系統，其中，狀態矢量取決于所述轉子的角位置、所述轉子的旋轉速度、偏移值和由所述位置傳感器描述的軌道的半徑。

4.根據權利要求2和3中任一項所述的控制系統，其中，所述擴展的卡爾曼濾波器通過根據在零旋轉速度時所述轉子的徑向位置的平均偏差的狀態矢量并且通過根據在預定測量時間內在零旋轉速度時所述轉子的徑向位置的標準偏差的協方差矩陣初始化。

5.根據權利要求1所述的控制系統，其中，所述旋轉機械設置有第二主動磁性軸承，所述用于確定轉子的旋轉速度的裝置從第二主動磁性軸承的測量裝置接收轉子的徑向位置的測量作為輸入，并且在轉子的旋轉速度為零的同時在預定時間內執行轉子的徑向位置的測量，

所述用于確定轉子的旋轉速度的裝置配置為根據從兩個主動磁性軸承的測量裝置接收的測量來確定轉子的旋轉速度。

6.根據權利要求5所述的控制系統，其中，所述用于確定旋轉速度的裝置包括擴展的卡爾曼濾波器。

7.根據權利要求6所述的控制系統，其中，所述擴展的卡爾曼濾波器通過根據在零旋轉速度時所述轉子的徑向位置的平均偏差的狀態矢量并且通過根據在由每個測量裝置確定的預定測量時間內在零旋轉速度時所述轉子的徑向位置的標準偏差的協方差矩陣初始化。

8.根據權利要求6和7中任一項所述的控制系統，其中，所述狀態矢量取決于所述轉子的角位置、所述轉子的旋轉速度、偏移值和由所述位置傳感器描述的軌道的半徑、所述第一主動磁性軸承的測量裝置，以及偏移值、所述轉子的角位置、所述轉子的旋轉速度和從所述第二主動磁性軸承的測量裝置接收的由所述位置傳感器描述的軌道半徑以及兩個主動磁性軸承之間的角相移的值，以便考慮所述轉子的可能運動。

9.根據前述權利要求中任一項所述的控制系統，其中，所述測量裝置配置為以所述控制回路的采樣頻率來確定所述轉子的徑向位置的值，所述用于確定旋轉速度的裝置執行擴展的卡爾曼濾波器預測并以與磁性軸承的控制回路的采樣頻率相同的頻率更新操作。

10.一種用于控制裝備包括轉子和定子的旋轉機械的至少一個主動磁性軸承的方法，

控制方法包括根據來自至少兩個位置傳感器的信號來測量轉子相對于定子的徑向位置的至少一個步驟，以及根據轉子的徑向位置來控制主動磁性軸承的至少一個步驟，控制磁性軸承的步驟包括根據轉子的旋轉速度進行同步濾波的至少一個步驟，

該方法還包括以下步驟：根據在測量步驟期間執行的測量，確定轉子相對于定子的旋轉速度，確定在轉子的旋轉速度為零的同時在預定時間內執行的轉子的徑向位置和轉子的徑向角位置。