[發明專利]一種無軸承同步磁阻電機徑向力常數估算系統的構造方法

在審

• 申請號: 202110588714.9
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113346816A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張漢年;許萌;王書旺;徐開軍;文愛鑫
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: H02P21/16
• 分類號: H02P21/16;H02P25/08;H02P25/022
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發明公開了一種無軸承同步磁阻電機徑向力常數估算系統的構造方法，包括如下步驟：(1)檢測轉子在x軸方向位移；(2)檢測電機兩種不同轉矩電流分量i_qm及轉子不同位移處對應的三相靜止坐標下懸浮繞組U相電壓u_U；(3)構造d軸徑向力常數估算模型；(4)構造q軸徑向力常數估算模型。本發明采用理論推導和實驗測試相結合對徑向力常數進行估算，測試了電機動態旋轉過程中的徑向力常數，解決了傳統徑向力常數靜態計算方法估算精度差、懸浮控制性能下降等問題，構建的徑向力常數估算系統動態實時性好、估算精度高、易于工程實現。

技術領域

本發明涉及交流電機控制技術領域，尤其是一種無軸承同步磁阻電機徑向力常數估算系統的構造方法。

背景技術

無軸承同步磁阻電機是一種集成主動磁軸承懸浮支承和普通同步磁阻電機兩者功能于一體的交流特種電機，該電機定子中裝配兩套繞組(轉矩繞組和懸浮繞組)，兩套繞組按照控制要求通過電流之后，形成的疊加磁場作用于電機轉子，同步實現電機轉子的穩定懸浮和可靠旋轉。

無軸承同步磁阻電機穩定懸浮的前提是建立轉子徑向懸浮力方程和磁鏈方程，而徑向力常數是徑向懸浮力方程和磁鏈方程的關鍵參數，傳統的徑向力常數求解方法是在近似條件下建立徑向力常數與電機氣隙、兩套繞組匝數、兩套繞組極對數等有關的數學方程，通過電機固有參數去計算徑向力常數，這種方法沒有考慮電機旋轉和懸浮過程中的負載突變、磁飽和等復雜情況，傳統的靜態計算方法降低了徑向力常數的估算精度，與實際運行中的電機徑向力常數并不相同，可能引發電機懸浮控制系統功能失效，導致電機整個懸浮運行和轉矩控制系統的失穩。

為進一步提高無軸承同步磁阻電機徑向力常數的估算精度，增強電機懸浮控制系統的實時有效性，需采用一些新的徑向力常數估算方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種無軸承同步磁阻電機徑向力常數估算系統的構造方法，采用理論推導和實驗測試相結合對徑向力常數進行估算，測試了電機動態旋轉過程中的徑向力常數，解決了傳統徑向力常數靜態計算方法估算精度差、懸浮控制性能下降等問題，本發明構建的徑向力常數估算系統動態實時性好、估算精度高、易于工程實現。

為解決上述技術問題，本發明提供一種無軸承同步磁阻電機徑向力常數估算系統的構造方法，包括如下步驟：

(1)檢測轉子在x軸方向位移；

(2)檢測電機兩種不同轉矩電流分量i_qm及轉子不同位移處對應的三相靜止坐標下懸浮繞組U相電壓u_U；

(3)構造d軸徑向力常數估算模型；

(4)構造q軸徑向力常數估算模型。

優選的，步驟(1)中，檢測轉子在x軸方向位移具體包括如下步驟：

(11)設定轉子位移檢測的實驗要求，該實驗要求為：電機轉軸一端加裝球軸承，使該端轉子固定于定子中心位置，該端轉子在徑向和軸向不產生位移偏移量；電機轉軸另一端施加徑向擾動力，能使轉子沿x軸方向產生位移偏移；在加裝球軸承的轉軸一端安裝轉矩制動器，用以模擬電機在兩相同步旋轉坐標下轉矩電流分量i_qm的變化；實驗過程中電機保持額定轉速運行，保持電機兩相同步旋轉坐標下勵磁電流分量i_dm＝不為零的常數；調節電機轉軸徑向擾動力方向，確保電機轉子在y軸方向不發生位移偏移，即保持s_y＝0，僅檢測x軸方向轉子位移s_x；