[發(fā)明專利]一種無軸承永磁電機(jī)徑向位移脈動(dòng)抑制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211278284.1
• 申請(qǐng)日: 2022-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN115694286A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石滕瑞;王曉琳;鮑旭聰;寧亞;韓冰陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/05
• 分類號(hào): H02P21/05;H02P21/13;H02P21/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.一種無軸承永磁電機(jī)徑向位移脈動(dòng)抑制方法，其特征在于，該方法基于自抗擾控制架構(gòu)并應(yīng)用于無軸承永磁電機(jī)徑向懸浮系統(tǒng)二自由度位移環(huán)控制中，控制結(jié)構(gòu)包括第一擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器、第二擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器、第一狀態(tài)誤差反饋控制器、第二狀態(tài)誤差反饋控制器，其中交流信號(hào)跟蹤環(huán)節(jié)復(fù)合于擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的擾動(dòng)觀測(cè)回路組合成改進(jìn)型結(jié)構(gòu)，以增加對(duì)徑向懸浮系統(tǒng)中交流擾動(dòng)力分量的實(shí)時(shí)觀測(cè)與抑制能力，從而減小轉(zhuǎn)子的徑向位移脈動(dòng)范圍；該方法包括如下步驟：

步驟1)，利用位移傳感器獲取無軸承永磁電機(jī)X、Y方向徑向位移信號(hào)x、y，利用轉(zhuǎn)速傳感器獲取無軸承永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)ω；

步驟2)，將位移信號(hào)x、轉(zhuǎn)速信號(hào)ω和上一時(shí)刻懸浮直軸電流控制信號(hào)i_2d^*(k-1)作為第一擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的輸入，經(jīng)計(jì)算得到狀態(tài)變量z_x1、z_x2、z_x3，z_x1對(duì)應(yīng)X方向位移的觀測(cè)值，z_x2對(duì)應(yīng)X方向速度的觀測(cè)值，z_x3對(duì)應(yīng)X方向擾動(dòng)的觀測(cè)值；同時(shí)，將位移信號(hào)y、轉(zhuǎn)速信號(hào)ω和上一時(shí)刻懸浮交軸電流控制信號(hào)i_2q^*(k-1)作為第二擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的輸入，經(jīng)計(jì)算得到狀態(tài)變量z_y1、z_y2、z_y3，z_y1對(duì)應(yīng)Y方向位移的觀測(cè)值，z_y2對(duì)應(yīng)Y方向速度的觀測(cè)值，z_y3對(duì)應(yīng)Y方向擾動(dòng)的觀測(cè)值；

步驟3)，將狀態(tài)變量z_x1、z_x2、z_x3和設(shè)定位移參考x^*輸入第一狀態(tài)誤差反饋控制器，得到當(dāng)前時(shí)刻懸浮直軸電流控制信號(hào)i_2d^*(k)；同時(shí)，將狀態(tài)變量z_y1、z_y2、z_y3和設(shè)定位移參考y^*輸入第二狀態(tài)誤差反饋控制器，得到當(dāng)前時(shí)刻懸浮交軸電流控制信號(hào)i_2q^*(k)；

步驟4)，將懸浮電流控制信號(hào)i_2d^*(k)與i_2q^*(k)作用于控制對(duì)象，使無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子向中心徑向運(yùn)動(dòng)；

重復(fù)步驟1)至步驟4)，實(shí)現(xiàn)無軸承永磁電機(jī)在較小徑向位移脈動(dòng)范圍內(nèi)穩(wěn)定懸浮。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機(jī)徑向位移脈動(dòng)抑制方法，其特征在于：所述第一擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器與第二擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的結(jié)構(gòu)相同，均為基本擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器與交流信號(hào)跟蹤環(huán)節(jié)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，復(fù)合形式包括有交流信號(hào)跟蹤環(huán)節(jié)與基本擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器擾動(dòng)觀測(cè)回路串聯(lián)或者并聯(lián)；其中基本擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器包括有線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器或非線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器兩種結(jié)構(gòu)形式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機(jī)徑向位移脈動(dòng)抑制方法，其特征在于：所述無軸承永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)含永磁體；定子采用雙繞組結(jié)構(gòu)，兩套繞組分別為轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮繞組。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機(jī)徑向位移脈動(dòng)抑制方法，其特征在于：所述徑向位移脈動(dòng)由徑向懸浮力交流分量引起，徑向位移脈動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)速基頻的整數(shù)倍，其中懸浮力交流分量產(chǎn)生原因包括有徑向懸浮力模型本身特性和轉(zhuǎn)子質(zhì)心不平衡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機(jī)徑向位移脈動(dòng)抑制方法，其特征在于：所述徑向懸浮系統(tǒng)二自由度位移環(huán)輸出二自由度參考電流信號(hào)以閉環(huán)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子徑向位置，其中二自由度取為徑向平面互差90°的X、Y方向。