[發(fā)明專利]一種基于雙兩相三橋臂拓撲的無軸承薄片電機控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110321975.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN114400944A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 鮑旭聰;王曉琳;石滕瑞;寧亞;王明月
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/14;H02P27/12
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務所 11302
• 代理人: 馬苗苗

本發(fā)明公開了一種基于雙兩相三橋臂拓撲的無軸承薄片電機控制系統(tǒng)，用兩相三橋臂拓撲代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雙H橋拓撲，總共少了兩相橋臂，降低了系統(tǒng)硬件成本。采用基于兩相三橋臂拓撲的空間矢量脈寬調(diào)制技術，提出了一種基于位移、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)的無軸承薄片電機空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。此種控制策略下的無軸承薄片電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、動靜態(tài)性能好且系統(tǒng)魯棒性強。

技術領域

本發(fā)明涉及無軸承薄片電機控制技術領域，尤其涉及一種基于雙兩相三橋臂拓撲的無軸承薄片電機控制系統(tǒng)。

背景技術

無軸承薄片電機采用磁懸浮技術將電機轉(zhuǎn)子懸浮，從而避免了傳統(tǒng)機械軸承電機由于機械損耗導致的軸承壽命短、維護費用高、機械噪聲大等問題，并且具有體積小、易安裝、精度高等優(yōu)點。

兩相無軸承薄片電機當前多采用傳統(tǒng)雙H橋逆變拓撲，對于具有懸浮與轉(zhuǎn)矩兩套繞組的無軸承薄片電機，則總共需要4個H橋，系統(tǒng)硬件成本較高。故對低成本拓撲驅(qū)動兩相無軸承薄片電機，并維持其高性能運行的研究具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對背景技術的缺陷，提供一種基于雙兩相三橋臂拓撲的無軸承薄片電機控制系統(tǒng)，針對兩相無軸承薄片電機，用兩相三橋臂拓撲代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雙H橋拓撲，總共少了兩相橋臂，降低了系統(tǒng)硬件成本。針對兩相三橋臂拓撲，采用空間矢量脈寬調(diào)制技術，提出了一種基于位移、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)的無軸承薄片電機空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。此種控制策略下的無軸承薄片電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、動靜態(tài)性能好且系統(tǒng)魯棒性強。

本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于雙兩相三橋臂拓撲的無軸承薄片電機控制系統(tǒng)，懸浮系統(tǒng)與轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)的控制均采用兩相三橋臂拓撲，降低了系統(tǒng)硬件成本。在此基礎上，提出了一種基于位移、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)的無軸承薄片電機空間矢量脈寬調(diào)制控制策略，此種控制策略下的無軸承薄片電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、動靜態(tài)性能好且系統(tǒng)魯棒性強。所述方案的實現(xiàn)步驟如下：

步驟1)，采樣無軸承薄片電機實時懸浮和轉(zhuǎn)矩電流信號i_La、i_Lb、i_Ta、i_Tb，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號θ_r以及位移信號D_xy；

步驟2)，將電機位移信號D_xy通過位移調(diào)節(jié)器得到轉(zhuǎn)子徑向參考力F_xyref，再通過解耦模型解算得到dq坐標系下懸浮參考電流i_Ldref、i_Lqref；

步驟3)，將電機懸浮電流信號i_La、i_Lb以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號θ_r進行數(shù)學處理，解耦計算得到dq坐標系下懸浮實際電流i_Ld、i_Lq，并結(jié)合懸浮參考電流i_Ldref、i_Lqref通過電流調(diào)節(jié)器得到懸浮指令電壓u_Ld、u_Lq；

步驟4)，采用基于三相兩橋臂的空間矢量脈寬調(diào)制算法，結(jié)合懸浮指令電壓u_Ld、u_Lq，得到懸浮系統(tǒng)開關信號；

步驟5)，將電機轉(zhuǎn)角信號θ_r進行微分運算得到電機轉(zhuǎn)速ω，通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器得到dq坐標系下轉(zhuǎn)矩參考電流i_Tdref、i_Tqref；

步驟6)，將電機轉(zhuǎn)矩電流信號i_Ta、i_Tb以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角信號θ_r進行數(shù)學處理，解耦計算得到dq坐標系下轉(zhuǎn)矩實際電流i_Td、i_Tq并結(jié)合轉(zhuǎn)矩參考電流i_Tdref、i_Tqref通過電流調(diào)節(jié)器得到轉(zhuǎn)矩指令電壓u_Td、u_Tq；