CN104879383A - 大容量磁悬浮储能飞轮转子跌落后的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大容量磁悬浮储能飞轮转子跌落后的保护方法，通过位于磁悬浮储能飞轮的上下保护轴承底部各装三个压力传感器，测得转子跌落及跌落方向。磁轴承控制系统确定转子跌落后，打开电机刹车装置，使飞轮降速。控制系统则产生一个固定的轴向控制力。同时上下径向磁轴承产生一个固定的径向控制力，将转子吸到一边。跌落保护控制分三个过程，首先轴向悬浮控制，稳定后进行上径向悬浮控制。最后进行下径向悬浮控制，经过几次反复循环控制全系统稳定后，切换为正常控制模式。本发明的用于减小大容量磁悬浮储能飞轮因意外失稳导致的转子跌落对飞轮的损坏，较已有的方法相比，能够更快速的确定飞轮跌落及进行复位。

Description

大容量磁悬浮储能飞轮转子跌落后的保护方法

技术领域

本发明涉及一种大容量磁悬浮储能飞轮转子跌落后的保护方法。

背景技术

磁悬浮储能飞轮是一种新一代的物理储能装置，具有大功率、高储能密度，绿色环保，并具有很强的抗干扰性和快速响应等优点。

磁悬浮是指转子被电磁力支撑，与壳体之间在转子运动过程中始终存在间隙、不接触的一种状态。转子在空间运动时存在六个自由度，除自转自由度外，必须保证其他五个自由度在转子高速旋转时保持运动稳定。因此需设置两个径向磁轴承和一个轴向磁轴承来确保转子五个自由度的运动稳定。

储能飞轮转子一般垂直安装。大容量储能飞轮是指飞轮储能量在20kWh以上，因此对大容量储能飞轮，其转子重量在几百千克到几千千克之间、最高转速在7000-20000rpm之间。当磁轴承控制系统意外断电或飞轮转子受到大的意外冲击，转子将会跌落。飞轮都设有保护轴承来防止这种跌落对飞轮的冲击损坏。对大容量储能飞轮，其积蓄的能量很大，为防止进一步的损坏，应尽快将转子恢复稳定悬浮。但恢复悬浮是非常困难的。专利EP2006556A1提出了一种磁悬浮轴承失稳恢复悬浮方法，该方法通过计算失稳后转子的位移矢量和转子线速度，与建立的恢复力表比较，来实现悬浮恢复。该方法实现起来较为复杂，恢复时间长。

发明内容

基于以上不足之处，本发明公开一种大容量磁悬浮储能飞轮转子跌落后的保护方法。用于减小大容量磁悬浮储能飞轮因意外失稳导致的转子跌落对飞轮的损坏，适用于磁悬浮储能飞轮的跌落保护。

本发明的解决方法所采用的技术如下：

1、一种大容量磁悬浮储能飞轮转子跌落后的保护方法，轴向磁轴承采用永磁偏置方式，当飞轮转子跌落时，有时跌至底部，或者被吸到顶部，其特征在于，通过在磁悬浮储能飞轮的上保护轴承底部装有的三个压力传感器和下保护轴承底部装有的三个压力传感器判断出跌落方向，并将压力传感器输出的压力信号传输给磁轴承控制系统的DSP，磁轴承控制系统的DSP产生一个低电平信号，传递至电机控制系统；电机控制系统接收到该信号后，关闭电机驱动，打开电机刹车装置，使飞轮转子降速；磁轴承控制系统产生一个固定的轴向控制力，同时上、下径向磁轴承产生一个固定的径向控制力，转子在固定的轴向控制力和径向控制力作用下，被约束到径向贴紧支撑壳体一侧、轴向贴紧支撑壳体底部旋转，在该状态下持续一段时间，以减小转子跌落导致的转子振动的幅值；将储能飞轮的控制模式由正常控制切换为跌落保护控制，跌落保护控制分三个步骤：

控制步骤一：

转子轴向和径向均输出固定控制力持续5ms，保持输出径向固定的控制力，进行轴向悬浮控制，调节控制参数，使转子轴向悬浮到0.5L处，L为转子的轴向最大位移值；计算轴向传感器信号偏值Δz(k)及其电流采样值的偏值Δiz(k)的移动平均值，

Δz(k)＝|z(k)-Zs|，

其中z(k)为k时刻轴向位移传感器的采样值，Zs为转子在轴向0.5L处的轴向位移传感器的采样值，

Δiz(k)＝|iz(k)|，

其中iz(k)为k时刻轴向磁轴承线圈的电流传感器采样值，

ΔZeq(k)＝0.995ΔZeq(k-1)+0.005Δz(k)

ΔIzeq(k)＝0.995ΔIzeq(k-1)+0.005Δiz(k)

其中，ΔZeq(k)为k时刻轴向位移传感器采样值的移动平均值，ΔIzeq(k)为k时刻轴向磁轴承线圈的电流传感器采样值的移动平均值；

如果经过5ms，在5ms该时刻ΔZeq(k)＜100毫伏，ΔIzeq(k)＜λ，λ为1安培电流对应电压的采样值，则判定转子轴向悬浮稳定，反之，悬浮不稳定，继续调节参数，再经历5ms后继续计算并判断，直至轴向悬浮稳定；

控制步骤二：

轴向悬浮稳定后，尝试上径向悬浮，同时保持下径向输出固定控制力使下径向偏向一侧，上径向尝试悬浮时，控制的径向中心X_1s、Y_1s，与上径向偏向一侧时的中心位置X_1p、Y_1p很接近，调节控制参数，并计算上径向位移传感器信号偏值Δx₁(k)、Δy₁(k)及其电流采样值的偏值Δix₁(k)、Δiy₁(k)的移动平均值；

Δx₁(k)＝|x₁(k)-X_1s|，Δy₁(k)＝|y₁(k)-Y1s|，其中x₁(k)、y₁(k)为k时刻上径向位移传感器的电压采样值，X_1s、Y_1s为转子在上径向最大位移的0.125倍处的移传感器的电压采样值；

Δix₁(k)＝|ix₁(k)|、Δiy₁(k)＝|iy₁(k)|，其中ix₁(k)、iy₁(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值；

移动平均值计算方法为：

ΔX₁eq(k)＝0.995ΔX₁eq(k-1)+0.005Δx₁(k)

ΔIx₁eq(k)＝0.995ΔIx₁eq(k-1)+0.005Δix₁(k)

ΔY₁eq(k)＝0.995ΔY₁eq(k-1)+0.005Δy₁(k)

ΔIy₁eq(k)＝0.995ΔIy₁eq(k-1)+0.005Δiy₁(k)

ΔX₁eq(k)、ΔY₁eq(k)为k时刻上径向位移传感器采样值的移动平均值，ΔIx₁eq(k)、ΔIy₁eq(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值的移动平均值；

如果ΔX₁eq(k)＜100毫伏，ΔIx₁eq(k)＜λ，ΔY₁eq(k)＜100毫伏，ΔIy₁eq(k)＜λ，λ为1安培电流对应电压的采样值，则判定转子上径向悬浮稳定；反之，悬浮不稳定，输出固定控制力使转子上径向偏向一侧，持续5ms；之后调节参数继续尝试上径向悬浮，5ms后继续计算并判断，直至上径向悬浮稳定；

控制步骤三：

上径向悬浮稳定后，尝试下径向悬浮，下径向尝试悬浮时，控制的径向中心X_2s、Y_2s，与下径向偏向一侧时的中心位置X_2p、Y_2p很接近，调节控制参数，并计算上径向传感器信号偏值Δx₂(k)、Δy₂(k)及其电流采样值的偏值Δix₂(k)、Δiy₂(k)的移动平均值；

Δx₂(k)＝|x₂(k)-X_2s|，Δy₂(k)＝|y₂(k)-Y_2s|，其中x₂(k)、y₂(k)为k时刻上径向位移传感器的采样值，X_2s、Y_2s为转子在下径向最大位移的0.125倍处的位移传感器电压采样值；

Δix₂(k)＝|ix₂(k)|、Δiy₂(k)＝|iy₂(k)|，其中ix₂(k)、iy₂(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值；

移动平均值计算方法为：

ΔX₂eq(k)＝0.995ΔX₂eq(k-1)+0.005Δx₂(k)

ΔIx₂2eq(k)＝0.995ΔIx₂eq(k-1)+0.005Δix₂(k)

ΔY₂eq(k)＝0.995ΔY₂eq(k-1)+0.005Δy₂(k)

ΔIy₂eq(k)＝0.995ΔIy₂eq(k-1)+0.005Δiy₂(k)

ΔX₂eq(k)、ΔY₂eq(k)为k时刻上径向位移传感器采样值的移动平均值，ΔIx₂eq(k)、ΔIy₂eq(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值的移动平均值；

如果ΔX₂eq(k)＜100毫伏，ΔIx₂eq(k)＜λ，ΔY₂eq(k)＜δ，ΔIy₂eq(k)＜λ，λ为1安培电流对应电压的采样值，则判定转子下径向悬浮稳定，反之，悬浮不稳定，输出固定控制力使转子下径向偏向一侧，持续5ms，之后调节参数继续尝试下径向悬浮，5ms后继续计算并判断，直至下径向悬浮稳定；

下径向悬浮稳定后，根据控制步骤二的计算数据，判断上径向是否悬浮依然稳定，如果上径向悬浮不稳定，返回控制步骤二，重新进行上径向悬浮控制；

如果根据控制步骤二的计算数据，判断上径向也悬浮稳定，则调节上下径向悬浮控制中心至原始控制中心，即转子跌落前的径向控制中心，稳定运行100毫秒之后输出控制信号到电机，关闭电机刹车装置，磁轴承控制系统将控制模式由跌落保护切换到正常控制模式。

本发明的用于减小大容量磁悬浮储能飞轮因意外失稳导致的转子跌落对飞轮的损坏，适用于磁悬浮储能飞轮的跌落保护。较已有的方法相比，能够更快速的确定飞轮跌落及进行复位。

附图说明

图1为大容量储能飞轮结构示意图；

图2为磁轴承控制系统原理框图；

图3为保护方法流程图.

具体实施方式

实施例1

一种大容量磁悬浮储能飞轮转子跌落后的保护方法，应用于一种高可靠储能飞轮磁轴承数字控制系统(专利号ZL201010567082.x)制造的磁轴承控制系统。

图1所示大容量储能飞轮结构垂直安装，上保护轴承2底部装有的三个压力传感器，称为上保护轴承压力传感器组1，下保护轴承10底部也装有的三个压力传感器，，称为下保护轴承压力传感器组11，上径向磁轴承3能够产生沿x方向和y方向的正交控制力，控制力的计算依赖于上径向传感器4提供的x方向和y方向的位移信号。上径向传感器4获得转子轴7的上径向位移变化信号x₁和y₁。电机5提供动力和制动力矩驱动转子7旋转和对转子7旋转刹车。下径向磁轴承9也能够产生沿x方向和y方向的正交控制力，控制力的计算依赖于下径向传感器8提供的x方向和y方向的位移信号。下径向传感器8获得转子轴7的下径向位移变化信号x₂和y₂。轴向磁轴承6产生沿z方向的控制力，控制力的计算依赖于轴向传感器12提供的z方向的位移信号。轴向传感器6获得转子7的轴向位移变化信号z。内嵌电机13在电机驱动系统控制下实现升速与降速，从而实现飞轮充电与放电。在电机驱动控制柜内单独设置放电电阻，在意外情况下通过电机对该放电电阻的放电实现电机刹车。

如图2所示，上、下径向传感器获得的位移变化信号x₁、y₁、x₂和y₂及轴向传感器获得的位移变化信号z，经ADC控制模块进入磁轴承控制系统。用于闭环控制的电流传感器位于磁轴承功放电路，能实时测量对应的磁轴承线圈电流ix₁、iy₁、ix₂、iy₂和iz，这些电流信号也经ADC控制模块进入磁轴承控制系统。上下保护轴承底部各装的三个压力传感器，传感器信号转换为相应的开关信号后，直接进入磁轴承控制系统。另外还有转子的转速信号进入磁轴承控制系统，进行抑制转子涡动计算。磁轴承控制系统对输入的信号运算后，输出控制信号，经磁轴承功放电路后控制磁轴承产生相应的控制力，控制转子稳定旋转。同时和电机控制之间有一条控制通路。

在磁悬浮储能飞轮的上下保护轴承底部各装三个压力传感器，在飞轮转子跌落时，能更快的测得这种变化。因为轴向磁轴承采用永磁偏置方式，飞轮跌落时，可能跌至底部，也可能被吸到顶部。通过上下保护轴承底部的压力传感器能判断出跌落方向。磁轴承控制系统确定转子跌落后，将控制模式由正常控制切换为跌落保护控制，同时产生一个低电平信号，传递至电机驱动系统。电机驱动系统感受到该信号后，停止电机升速，产生电机放电信号(电机刹车装置)，电机向一个刹车电阻放电使飞轮降速。磁轴承控制系统确定转子跌落的同时，根据感知到的转子轴向位置，如果转子跌落到下保护轴承，控制系统产生一个向下的固定的控制力。如果转子被吸到上保护轴承，控制系统则产生一个向上的固定的控制力。同时上下径向磁轴承产生一个固定的径向控制力，将转子吸到一边。持续一段时间，以减小转子跌落导致的转子振动的幅值。

控制步骤一：

转子轴向和径向均输出固定控制力持续5ms，保持输出径向固定的控制力，进行轴向悬浮控制，调节控制参数，使转子轴向悬浮到0.5L处，L为转子的轴向最大位移值；计算轴向传感器信号偏值Δz(k)及其电流采样值的偏值Δiz(k)的移动平均值，

Δz(k)＝|z(k)-Zs|，

其中z(k)为k时刻轴向位移传感器的采样值，Zs为转子在轴向0.5L处的轴向位移传感器的采样值，

Δiz(k)＝|iz(k)|，

其中iz(k)为k时刻轴向磁轴承线圈的电流传感器采样值，

ΔZeq(k)＝0.995ΔZeq(k-1)+0.005Δz(k)

ΔIzeq(k)＝0.995ΔIzeq(k-1)+0.005Δiz(k)

其中，ΔZeq(k)为k时刻轴向位移传感器采样值的移动平均值，ΔIzeq(k)为k时刻轴向磁轴承线圈的电流传感器采样值的移动平均值；

如果经过5ms，在5ms该时刻ΔZeq(k)＜100毫伏，ΔIzeq(k)＜λ，λ为1安培电流对应电压的采样值，则判定转子轴向悬浮稳定，反之，悬浮不稳定，继续调节参数，再经历5ms后继续计算并判断，直至轴向悬浮稳定；

控制步骤二：

轴向悬浮稳定后，尝试上径向悬浮，同时保持下径向输出固定控制力使下径向偏向一侧，上径向尝试悬浮时，控制的径向中心X_1s、Y_1s，与上径向偏向一侧时的中心位置X_1p、Y_1p很接近，调节控制参数，并计算上径向位移传感器信号偏值Δx₁(k)、Δy₁(k)及其电流采样值的偏值Δix₁(k)、Δiy₁(k)的移动平均值；

Δx₁(k)＝|x₁(k)-X_1s|，Δy₁(k)＝|y₁(k)-Y1s|，其中x₁(k)、y₁(k)为k时刻上径向位移传感器的电压采样值，X_1s、Y_1s为转子在上径向最大位移的0.125倍处的移传感器的电压采样值；

Δix₁(k)＝|ix₁(k)|、Δiy₁(k)＝|iy₁(k)|，其中ix₁(k)、iy₁(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值；

移动平均值计算方法为：

ΔX₁eq(k)＝0.995ΔX₁eq(k-1)+0.005Δx₁(k)

ΔIx₁eq(k)＝0.995ΔIx₁eq(k-1)+0.005Δix₁(k)

ΔY₁eq(k)＝0.995ΔY₁eq(k-1)+0.005Δy₁(k)

ΔIy₁eq(k)＝0.995ΔIy₁eq(k-1)+0.005Δiy₁(k)

ΔX₁eq(k)、ΔY₁eq(k)为k时刻上径向位移传感器采样值的移动平均值，ΔIx₁eq(k)、ΔIy₁eq(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值的移动平均值；

如果ΔX₁eq(k)＜100毫伏，ΔIx₁eq(k)＜λ，ΔY1eq(k)＜100毫伏，ΔIy₁eq(k)＜λ，λ为1安培电流对应电压的采样值，则判定转子上径向悬浮稳定；反之，悬浮不稳定，输出固定控制力使转子上径向偏向一侧，持续5ms；之后调节参数继续尝试上径向悬浮，5ms后继续计算并判断，直至上径向悬浮稳定；

控制步骤三：

上径向悬浮稳定后，尝试下径向悬浮，下径向尝试悬浮时，控制的径向中心X_2s、Y_2s，与下径向偏向一侧时的中心位置X_2p、Y_2p很接近，调节控制参数，并计算上径向传感器信号偏值Δx₂(k)、Δy₂(k)及其电流采样值的偏值Δix₂(k)、Δiy₂(k)的移动平均值；

Δx₂(k)＝|x₂(k)-X_2s|，Δy₂(k)＝|y₂(k)-Y_2s|，其中x₂(k)、y₂(k)为k时刻上径向位移传感器的采样值，X_2s、Y_2s为转子在下径向最大位移的0.125倍处的位移传感器电压采样值；

Δix₂(k)＝|ix₂(k)|、Δiy₂(k)＝|iy₂(k)|，其中ix₂(k)、iy₂(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值；

移动平均值计算方法为：

ΔX₂eq(k)＝0.995ΔX₂eq(k-1)+0.005Δx₂(k)

ΔIx₂2eq(k)＝0.995ΔIx₂eq(k-1)+0.005Δix₂(k)

ΔY₂eq(k)＝0.995ΔY₂eq(k-1)+0.005Δy₂(k)

ΔIy₂eq(k)＝0.995ΔIy₂eq(k-1)+0.005Δiy₂(k)

ΔX₂eq(k)、ΔY₂eq(k)为k时刻上径向位移传感器采样值的移动平均值，ΔIx₂eq(k)、ΔIy₂eq(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值的移动平均值；

如果ΔX₂eq(k)＜100毫伏，ΔIx₂eq(k)＜λ，ΔY₂eq(k)＜δ，ΔIy₂eq(k)＜λ，λ为1安培电流对应电压的采样值，则判定转子下径向悬浮稳定，反之，悬浮不稳定，输出固定控制力使转子下径向偏向一侧，持续5ms，之后调节参数继续尝试下径向悬浮，5ms后继续计算并判断，直至下径向悬浮稳定；

下径向悬浮稳定后，根据控制步骤二的计算数据，判断上径向是否悬浮依然稳定，如果上径向悬浮不稳定，返回控制步骤二，重新进行上径向悬浮控制；

如果根据控制步骤二的计算数据，判断上径向也悬浮稳定，则调节上下径向悬浮控制中心至原始控制中心，即转子跌落前的径向控制中心，稳定运行100毫秒之后输出控制信号到电机，关闭电机刹车装置，磁轴承控制系统将控制模式由跌落保护切换到正常控制模式。

Claims (1)

1.一种大容量磁悬浮储能飞轮转子跌落后的保护方法，轴向磁轴承采用永磁偏置方式，当飞轮转子跌落时，有时跌至底部，或者被吸到顶部，其特征在于，通过在磁悬浮储能飞轮的上保护轴承底部装有的三个压力传感器和下保护轴承底部装有的三个压力传感器判断出跌落方向，并将压力传感器输出的压力信号传输给磁轴承控制系统的DSP，磁轴承控制系统的DSP产生一个低电平信号，传递至电机控制系统；电机控制系统接收到该信号后，关闭电机驱动，打开电机刹车装置，使飞轮转子降速；磁轴承控制系统产生一个固定的轴向控制力，同时上、下径向磁轴承产生一个固定的径向控制力，转子在固定的轴向控制力和径向控制力作用下，被约束到径向贴紧支撑壳体一侧、轴向贴紧支撑壳体底部旋转，在该状态下持续一段时间，以减小转子跌落导致的转子振动的幅值；将储能飞轮的控制模式由正常控制切换为跌落保护控制，跌落保护控制分三个步骤：

控制步骤一：

转子轴向和径向均输出固定控制力持续5ms，保持输出径向固定的控制力，进行轴向悬浮控制，调节控制参数，使转子轴向悬浮到0.5L处，L为转子的轴向最大位移值；计算轴向传感器信号偏值Δz(k)及其电流采样值的偏值Δiz(k)的移动平均值，

Δz(k)＝|z(k)-Zs|，

其中z(k)为k时刻轴向位移传感器的采样值，Zs为转子在轴向0.5L处的轴向位移传感器的采样值，

Δiz(k)＝|iz(k)|，

其中iz(k)为k时刻轴向磁轴承线圈的电流传感器采样值，

ΔZeq(k)＝0.995ΔZeq(k-1)+0.005Δz(k)

ΔIzeq(k)＝0.995ΔIzeq(k-1)+0.005Δiz(k)

其中，ΔZeq(k)为k时刻轴向位移传感器采样值的移动平均值，ΔIzeq(k)为k时刻轴向磁轴承线圈的电流传感器采样值的移动平均值；

如果经过5ms，在5ms该时刻ΔZeq(k)＜100毫伏，ΔIzeq(k)＜λ，λ为1安培电流对应电压的采样值，则判定转子轴向悬浮稳定，反之，悬浮不稳定，继续调节参数，再经历5ms后继续计算并判断，直至轴向悬浮稳定；

控制步骤二：

轴向悬浮稳定后，尝试上径向悬浮，同时保持下径向输出固定控制力使下径向偏向一侧，上径向尝试悬浮时，控制的径向中心X_1s、Y_1s，与上径向偏向一侧时的中心位置X_1p、Y_1p很接近，调节控制参数，并计算上径向位移传感器信号偏值Δx₁(k)、Δy₁(k)及其电流采样值的偏值Δix₁(k)、Δiy₁(k)的移动平均值；

Δx₁(k)＝|x₁(k)-X_1s|，Δy₁(k)＝|y₁(k)-Y1s|，其中x₁(k)、y₁(k)为k时刻上径向位移传感器的电压采样值，X_1s、Y_1s为转子在上径向最大位移的0.125倍处的移传感器的电压采样值；

Δix₁(k)＝|ix₁(k)|、Δiy₁(k)＝|iy₁(k)|，其中ix₁(k)、iy₁(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值；

移动平均值计算方法为：

ΔX₁eq(k)＝0.995ΔX₁eq(k-1)+0.005Δx₁(k)

ΔIx₁eq(k)＝0.995ΔIx₁eq(k-1)+0.005Δix₁(k)

ΔY₁eq(k)＝0.995ΔY₁eq(k-1)+0.005Δy₁(k)

ΔIy₁eq(k)＝0.995ΔIy₁eq(k-1)+0.005Δiy₁(k)

ΔX₁eq(k)、ΔY₁eq(k)为k时刻上径向位移传感器采样值的移动平均值，ΔIx₁eq(k)、ΔIy₁eq(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值的移动平均值；

如果ΔX₁eq(k)＜100毫伏，ΔIx₁eq(k)＜λ，ΔY1eq(k)＜100毫伏，ΔIy₁eq(k)＜λ，λ为1安培电流对应电压的采样值，则判定转子上径向悬浮稳定；反之，悬浮不稳定，输出固定控制力使转子上径向偏向一侧，持续5ms；之后调节参数继续尝试上径向悬浮，5ms后继续计算并判断，直至上径向悬浮稳定；

控制步骤三：

上径向悬浮稳定后，尝试下径向悬浮，下径向尝试悬浮时，控制的径向中心X_2s、Y_2s，与下径向偏向一侧时的中心位置X_2p、Y_2p很接近，调节控制参数，并计算上径向传感器信号偏值Δx₂(k)、Δy₂(k)及其电流采样值的偏值Δix₂(k)、Δiy₂(k)的移动平均值；

Δx₂(k)＝|x₂(k)-X_2s|，Δy₂(k)＝|y₂(k)-Y_2s|，其中x₂(k)、y₂(k)为k时刻上径向位移传感器的采样值，X_2s、Y_2s为转子在下径向最大位移的0.125倍处的位移传感器电压采样值；

Δix₂(k)＝|ix₂(k)|、Δiy₂(k)＝|iy₂(k)|，其中ix₂(k)、iy₂(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值；

移动平均值计算方法为：

ΔX₂eq(k)＝0.995ΔX₂eq(k-1)+0.005Δx₂(k)

ΔIx₂2eq(k)＝0.995ΔIx₂eq(k-1)+0.005Δix₂(k)

ΔY₂eq(k)＝0.995ΔY₂eq(k-1)+0.005Δy₂(k)

ΔIy₂eq(k)＝0.995ΔIy₂eq(k-1)+0.005Δiy₂(k)

ΔX₂eq(k)、ΔY₂eq(k)为k时刻上径向位移传感器采样值的移动平均值，ΔIx₂eq(k)、ΔIy₂eq(k)为k时刻上径向磁轴承线圈的电流传感器采样值的移动平均值；

如果ΔX₂eq(k)＜100毫伏，ΔIx₂eq(k)＜λ，ΔY₂eq(k)＜δ，ΔIy₂eq(k)＜λ，λ为1安培电流对应电压的采样值，则判定转子下径向悬浮稳定，反之，悬浮不稳定，输出固定控制力使转子下径向偏向一侧，持续5ms，之后调节参数继续尝试下径向悬浮，5ms后继续计算并判断，直至下径向悬浮稳定；

下径向悬浮稳定后，根据控制步骤二的计算数据，判断上径向是否悬浮依然稳定，如果上径向悬浮不稳定，返回控制步骤二，重新进行上径向悬浮控制；

如果根据控制步骤二的计算数据，判断上径向也悬浮稳定，则调节上下径向悬浮控制中心至原始控制中心，即转子跌落前的径向控制中心，稳定运行100毫秒之后输出控制信号到电机，关闭电机刹车装置，磁轴承控制系统将控制模式由跌落保护切换到正常控制模式。