CN110649841B - 基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法 - Google Patents

基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110649841B
CN110649841B CN201910783063.1A CN201910783063A CN110649841B CN 110649841 B CN110649841 B CN 110649841B CN 201910783063 A CN201910783063 A CN 201910783063A CN 110649841 B CN110649841 B CN 110649841B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic bearing
motor
integrated control
signal
operation data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910783063.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110649841A (zh
Inventor
王智洋
张庆源
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Vycon New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Shenyang Vycon New Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Vycon New Energy Technology Co ltd filed Critical Shenyang Vycon New Energy Technology Co ltd
Priority to CN201910783063.1A priority Critical patent/CN110649841B/zh
Publication of CN110649841A publication Critical patent/CN110649841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110649841B publication Critical patent/CN110649841B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

本发明涉及磁轴承和电机的控制技术领域，具体涉及一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法，该方法包括：实时获取电机的运行数据和磁轴承的运行数据；同步处理所述电机的运行数据和所述磁轴承的运行数据并依据处理结果生成控制策略；根据所述控制策略输出控制信号对所述电机和所述磁轴承的运行状态进行协同控制。本发明的实施例将传统的磁轴承控制器和电机控制器合二为一，实现数据同步处理、统一控制，电机的运行数据和磁轴承的运行数据实时共享，减少系统的响应时间，大大节约了成本，减少电子器件数量的同时提升了系统的可靠性。

Description

基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及磁轴承和电机的控制技术领域，具体涉及一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法。
背景技术
储能系统通过对轴系速度的升高和降低来改变系统的动能，以实现对能量的存储，为了使轴系能够达到最快的转速，现有的技术采用磁悬浮轴承，但是，系统中的磁轴承控制器和电机控制器相互独立，使得磁轴承系统和储能系统只进行较少的通信，由于各自采用独立的控制器，大大增加了系统中电子器件的数量，既提高了成本，也降低了系统整体的可靠性，同时存在通信延迟的现象，导致无法实现实时信息共享。
鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法。
本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：
本发明的实施例公开了一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制方法，该一体化控制方法包括：
实时获取电机的运行数据和磁轴承的运行数据；
同步处理所述电机的运行数据和所述磁轴承的运行数据并依据处理结果生成控制策略；
根据所述控制策略输出控制信号对所述电机和所述磁轴承的运行状态进行协同控制。
根据本发明的一个实施例，所述磁轴承的运行数据包括：磁轴承的转速、位置信号和震动信号，所述电机的运行数据包括：电机的转速、电流信号和位置信号。
根据本发明的一个实施例，所述同步处理所述电机的运行数据和所述磁轴承的运行数据包括：
根据获取到的磁轴承的位置信号计算磁轴承的振动幅值；
根据获取到的电机的位置信号与电流信号计算电机的扭矩。
根据本发明的一个实施例，当处理结果为磁轴承的振动幅值时，所述控制策略包括：
当所述振动幅值大于第一预设振动幅值阈值时，判定系统处于故障状态，自动控制改变电机的转速；
当所述振动幅值大于第二预设振动幅值阈值时，根据所述震动信号判定磁轴承处于失效状态时，控制启动备用轴承，自动控制电机的转速降低到零。
根据本发明的一个实施例，当处理结果为电机的扭矩时，所述控制策略包括：当电机的扭矩大于预设扭矩阈值，判断系统处于故障状态，控制所述系统进行报警。
本发明的实施例公开了一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置，该一体化控制装置包括：
获取模块，用于实时获取电机的运行数据和磁轴承的运行数据；
处理模块，与所述获取模块连接，用于同步处理所述电机的运行数据和所述磁轴承的运行数据并依据处理结果生成控制策略；
控制模块，与所述处理模块连接，用于根据所述控制策略输出控制信号对所述电机和所述磁轴承的运行状态进行协同控制。
本发明的实施例公开了一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制系统，该一体化控制系统包括：
所述的一体化控制装置，所述一体化控制装置设置有输入端和输出端，所述输入端用于接收电机的运行数据和所述磁轴承的运行数据，所述输出端用于输出控制信号；
电机，与所述一体化控制装置的输出端连接，用于接收所述控制信号控制负载的运行状态；
电机传感器，与所述一体化控制装置的输入端和所述电机均连接，用于采集电机的运行数据并将所述电机的运行数据传输给所述一体化控制装置；
磁轴承驱动器，与磁轴承和所述一体化控制装置的输出端均连接，用于接收控制信号并根据所述控制信号控制所述磁轴承的运行状态；
磁轴承传感器，与所述磁轴承和所述一体化控制装置的输入端均连接，用于采集磁轴承的运行数据，并将所述磁轴承的运行数据传输给所述一体化控制装置。
根据本发明的一个实施例，所述磁轴承驱动器设有两套或多套，每套所述磁轴承驱动器用于控制磁轴承的多个力方向。
根据本发明的一个实施例，所述磁轴承传感器设有两套或多套，所述磁轴承传感器与所述磁轴承驱动器一一对应设置。
根据本发明的一个实施例，所述电机传感器包括：电机位置信号检测单元、转速检测单元、电压信号检测单元和电流信号检测单元，所述磁轴承传感器包括：磁轴承位置信号检测单元、速度检测单元和震动信号检测单元。
本发明的基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法，相对于传统的电机控制器和磁轴承控制器相互独立控制，将磁轴承控制器和电机控制器合二为一，实现数据同步处理、统一控制，电机的运行数据和磁轴承的运行数据实时共享，减少系统的响应时间，大大节约了成本，减少电子器件数量的同时提升了系统的可靠性。
附图说明
图1是本发明的基于磁轴承和电机的系统的一体化控制方法的流程示意图。
图2是本发明的基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置的架构示意图。
图3是本发明的基于磁轴承和电机的系统的一体化控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
本发明的实施例公开了一种基磁轴承和电机的系统的一体化控制方法，图1示出了一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制方法，请参见图1，该一体化控制方法包括：
步骤S1：实时获取电机的运行数据和磁轴承的运行数据；
进一步地，磁轴承的运行数据包括：磁轴承的转速、位置信号和震动信号，电机的运行数据包括：电机的转速、电流信号和位置信号。
步骤S2：同步处理电机的运行数据和磁轴承的运行数据并依据处理结果生成控制策略；
其中，同步处理电机的运行数据和磁轴承的运行数据包括：
根据获取到的磁轴承的位置信号计算磁轴承的振动幅值；
根据获取到的电机的位置信号与电流信号计算电机的扭矩。
进一步地，当处理结果为磁轴承的振动幅值时，控制策略包括：
当振动幅值大于第一预设振动幅值阈值时，判定系统处于故障状态，自动控制改变电机的转速，以提高系统的可靠性；
当振动幅值大于第二预设振动幅值阈值时，根据震动信号(譬如：高阶同步信号组分，分数阶同步信号组分等)，判定磁轴承处于失效状态时，控制启动备用轴承，自动控制迅速降低电机的转速，直到电机的转速降低到零，以提高备用轴承的寿命；
当处理结果为电机的扭矩时，控制策略包括：当电机的扭矩大于预设扭矩阈值，判断系统处于故障状态，控制系统进行报警。
进一步地，在采用电机的扭矩对系统的状态进行诊断时，可以采用电机的扭矩的绝对值或波动值作为判断依据，例如，当电机的扭矩的绝对值大于预设绝对值阈值时，判断系统处于故障状态，控制系统进行报警，或者，当电机的扭矩的波动值大于预设波动阈值时，判断系统处于故障状态，控制系统进行报警。
步骤S3：根据控制策略输出控制信号对电机和磁轴承的运行状态进行协同控制。
本发明实施例的一体化控制方法适用于所有采用磁轴承和电机的系统，该系统中磁轴承和电机采用同一个控制装置。在一个实施例中，该系统包括磁轴承和飞轮电机，具体地，一实施例中，当实时获取磁轴承的位置信号时，根据磁轴承的位置信号计算磁轴承的振动幅值，当振动幅值大于第一预设振动幅值阈值时，判定系统处于故障状态，系统立即自动控制改变飞轮电机的转速，增强了系统的可靠性。另一实施例中，当实时获取磁轴承的位置信号时，根据磁轴承的位置信号计算磁轴承的振动幅值，当振动幅值大于第二预设振动幅值阈值时，根据震动信号的时域与频域特征判定磁轴承处于失效状态时，控制启动备用轴承，自动控制迅速降低飞轮电机的转速到零，避免了控制环路之间的转换，减少了信息交互时间，缩短了系统的响应时间，从而缩短了备用轴承的重载时间，增加备用磁轴承的寿命。又一实施例中，当实时获取飞轮电机的位置及电流信号时，根据飞轮电机的位置与电流信号计算飞轮电机的扭矩，根据飞轮电机的扭矩获得飞轮电机的负载状态，根据飞轮电机的负载状态对系统故障状态进行评估，当飞轮电机的扭矩远大于预设扭矩阈值，判断系统处于故障状态，控制系统进行报警。
进一步地，在其他实施例中，当实时获取到飞轮电机的转速和磁轴承的当前转速时，控制系统内部实时共享飞轮电机的转速，若磁轴承的速度传感器失效时，通过飞轮电机的转速获得磁轴承的目标转速，进而对磁轴承的当前控制策略进行调整，提升了磁轴承的稳定性，同时在特定情况下可省去磁轴承的速度传感器，降低了生产成本。
本发明的一体化控制方法同时获取并同步处理电机的运行数据和磁轴承的运行数据，对磁轴承的运行状态和电机的运行状态进行协同控制，实现电机的运行数据和磁轴承的运行数据实时共享，减少系统的响应时间，大大节约了成本，减少电子器件数量的同时提升了系统的可靠性。
本发明的实施例公开了一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置，图2示出了一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置，请参见图2，该一体化控制装置10包括：
获取模块11，用于实时获取电机的运行数据和磁轴承的运行数据；
处理模块12，与获取模块11连接，用于同步处理电机的运行数据和磁轴承的运行数据并依据处理结果生成控制策略；
控制模块13，与处理模块12连接，用于根据控制策略输出控制信号对电机和磁轴承的运行状态进行协同控制。
相对于传统的电机控制器和磁轴承控制器相互独立控制，将磁轴承控制器和电机控制器合二为一，实现统一控制，本发明的一体化控制装置10同时获取并同步处理电机的运行数据和磁轴承的运行数据，对磁轴承的运行状态和电机的运行状态进行协同控制，实现电机的运行数据和磁轴承的运行数据实时共享，减少系统的响应时间，大大节约了成本，减少电子器件数量的同时提升了系统的可靠性。
本发明的实施例公开了一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制系统，图3示出了一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制系统，请参见图3，该一体化控制系统包括：
上述一体化控制装置10，一体化控制装置10的特征和功能在前述已进行了详细的描述，在此不在赘述；进一步地，一体化控制装置设置10有输入端和输出端，输入端用于接收电机20的运行数据和磁轴承30的运行数据，输出端用于输出控制信号；
电机20，与一体化控制装置10的输出端连接，用于接收控制信号控制负载201的运行状态；
电机传感器40，与一体化控制装置10的输入端和电机20均连接，用于采集电机20的运行数据并将电机20的运行数据传输给一体化控制装置10；
磁轴承驱动器50，与磁轴承30和一体化控制装置10的输出端均连接，用于接收控制信号并根据控制信号控制磁轴承30的运行状态；
磁轴承传感器60，与磁轴承30和一体化控制装置10的输入端均连接，用于采集磁轴承30的运行数据，并将磁轴承30的运行数据传输给一体化控制装置10。
进一步地，磁轴承驱动器50设有两套或多套，每套磁轴承驱动器用于控制磁轴承的多个力方向。本实施例中，磁轴承驱动器50设有两套，分别位于磁轴承30的上下两端。
进一步地，磁轴承传感器60设有两套或多套，磁轴承传感器与磁轴承驱动器一一对应设置，本实施例中，磁轴承传感器60设有两套，对应相应驱动器，分别位于磁轴承30的上下两端并且一套磁轴承传感器对应一套磁轴承驱动器。
更进一步地，电机传感器40包括：电机位置信号检测单元、转速检测单元、电压信号检测单元和电流信号检测单元。
更进一步地，磁轴承传感器60包括：磁轴承位置信号检测单元、速度检测单元和震动信号检测单元。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制方法，其特征在于，该一体化控制方法包括：
实时获取电机的运行数据和磁轴承的运行数据，所述磁轴承的运行数据包括：磁轴承的转速、位置信号和振动信号，所述电机的运行数据包括：电机的转速、电流信号和位置信号；
同步处理所述电机的运行数据和所述磁轴承的运行数据并依据处理结果生成控制策略；
根据所述控制策略输出控制信号对所述电机和所述磁轴承的运行状态进行协同控制；
当处理结果为磁轴承的振动幅值时，所述控制策略包括：
当所述振动幅值大于第一预设振动幅值阈值时，判定系统处于故障状态，自动控制改变电机的转速；
当所述振动幅值大于第二预设振动幅值阈值时，根据所述振动信号判定磁轴承处于失效状态时，控制启动备用轴承，自动控制电机的转速降低到零。
2.根据权利要求1所述的一体化控制方法，其特征在于，所述同步处理所述电机的运行数据和所述磁轴承的运行数据包括：
根据获取到的磁轴承的位置信号计算磁轴承的振动幅值；
根据获取到的电机的位置信号与电流信号计算电机的扭矩。
3.根据权利要求2所述的一体化控制方法，其特征在于，当处理结果为电机的扭矩时，所述控制策略包括：当电机的扭矩大于预设扭矩阈值，判断系统处于故障状态，控制所述系统进行报警。
4.一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置，其特征在于，该一体化控制装置包括：
获取模块，用于实时获取电机的运行数据和磁轴承的运行数据，所述磁轴承的运行数据包括：磁轴承的转速、位置信号和振动信号，所述电机的运行数据包括：电机的转速、电流信号和位置信号；
处理模块，与所述获取模块连接，用于同步处理所述电机的运行数据和所述磁轴承的运行数据并依据处理结果生成控制策略，其中，
当处理结果为磁轴承的振动幅值时，所述控制策略包括：
当所述振动幅值大于第一预设振动幅值阈值时，判定系统处于故障状态，自动控制改变电机的转速；
当所述振动幅值大于第二预设振动幅值阈值时，根据所述振动信号判定磁轴承处于失效状态时，控制启动备用轴承，自动控制电机的转速降低到零；
控制模块，与所述处理模块连接，用于根据所述控制策略输出控制信号对所述电机和所述磁轴承的运行状态进行协同控制。
5.一种基于磁轴承和电机的系统的一体化控制系统，其特征在于，该一体化控制系统包括：
如权利要求4所述的一体化控制装置，所述一体化控制装置设置有输入端和输出端，所述输入端用于接收电机的运行数据和所述磁轴承的运行数据，所述输出端用于输出控制信号，所述磁轴承的运行数据包括：磁轴承的转速、位置信号和振动信号，所述电机的运行数据包括：电机的转速、电流信号和位置信号；
电机，与所述一体化控制装置的输出端连接，用于接收所述控制信号控制负载的运行状态；
电机传感器，与所述一体化控制装置的输入端和所述电机均连接，用于采集电机的运行数据并将所述电机的运行数据传输给所述一体化控制装置；
磁轴承驱动器，与磁轴承和所述一体化控制装置的输出端均连接，用于接收控制信号并根据所述控制信号控制所述磁轴承的运行状态；
磁轴承传感器，与所述磁轴承和所述一体化控制装置的输入端均连接，用于采集磁轴承的运行数据，并将所述磁轴承的运行数据传输给所述一体化控制装置。
6.根据权利要求5所述的一体化控制系统，其特征在于，所述磁轴承驱动器设有多套，每套所述磁轴承驱动器用于控制磁轴承的多个力方向。
7.根据权利要求6所述的一体化控制系统，其特征在于，所述磁轴承传感器设有多套，所述磁轴承传感器与所述磁轴承驱动器一一对应设置。
8.根据权利要求5所述的一体化控制系统，其特征在于，所述电机传感器包括：电机位置信号检测单元、转速检测单元、电压信号检测单元和电流信号检测单元，所述磁轴承传感器包括：磁轴承位置信号检测单元、速度检测单元和振动信号检测单元。
CN201910783063.1A 2019-08-23 2019-08-23 基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法 Active CN110649841B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910783063.1A CN110649841B (zh) 2019-08-23 2019-08-23 基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910783063.1A CN110649841B (zh) 2019-08-23 2019-08-23 基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110649841A CN110649841A (zh) 2020-01-03
CN110649841B true CN110649841B (zh) 2021-05-11

Family

ID=69009811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910783063.1A Active CN110649841B (zh) 2019-08-23 2019-08-23 基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110649841B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113765445B (zh) * 2020-05-28 2024-05-17 华为技术有限公司 控制电子设备振动方法、音频编译解码模块及电子设备
CN112983668A (zh) * 2021-02-26 2021-06-18 潍柴重机股份有限公司 一种船用发动机重载监测方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104457649B (zh) * 2013-09-12 2018-12-04 珠海格力电器股份有限公司 磁悬浮系统中的轴检测方法和装置
CN103994889B (zh) * 2014-05-27 2016-12-07 南京航空航天大学 一种基于电磁激励的滚动轴承故障检测平台及其检测方法
CN106997183B (zh) * 2016-01-25 2019-04-19 北京林业大学 模拟火箭发射和在轨运行的磁悬浮控制力矩陀螺监控系统
JP6451778B2 (ja) * 2017-05-09 2019-01-16 ダイキン工業株式会社 負荷運転制御システム
CN108919713A (zh) * 2018-07-12 2018-11-30 珠海格力电器股份有限公司 磁悬浮轴承监控方法及监控装置、磁悬浮轴承监控主机及计算机可读存储介质
CN109687799B (zh) * 2018-11-16 2020-11-10 河海大学 基于假定旋转坐标的磁轴承转子分层振动补偿方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110649841A (zh) 2020-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110649841B (zh) 基于磁轴承和电机的系统的一体化控制装置、系统及方法
CN101452286B (zh) 基于can总线的步进电机驱动装置
AU2013338545B2 (en) Switched reluctance initial rotor position estimation
CN102522945A (zh) 基于多神经网络逆模型的多相电机容错控制方法及系统
CN102045013B (zh) 用于电牵引驱动系统的故障安全控制
CN104024038A (zh) 用于触发电机的方法和装置
KR20150078662A (ko) 3상 교류 모터 제어 방법 및 장치
CN103781671A (zh) 电动机控制系统、电动机控制方法以及电动机控制装置
CN103618484A (zh) 磁悬浮高速电机的一体化控制系统及其控制方法
CN101059552B (zh) 查找电阻短路的方法、系统、模块和用于该方法的记录介质
CN107846173B (zh) 电机控制方法、电机控制系统及行驶装置
CN103606328B (zh) 无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法
CN203984286U (zh) 一种电机位置传感器零位自动学习系统
CN202837952U (zh) 无游梁式抽油机智能控制装置
CN106549611B (zh) 电机转子的检测方法和装置
CN106257820B (zh) 电机多模态控制方法及系统
CN110994930B (zh) 一种双传感有限转角无刷直流力矩电机及其控制方法
CN206023652U (zh) 电机控制系统和无人飞行器
CN107743006B (zh) 电机控制方法、电机控制系统及行驶装置
CN101729001B (zh) 马达的磁极角定位系统及方法
CN201134036Y (zh) 一种基于can总线的步进电机驱动装置
CN103036489A (zh) 永磁同步电机控制系统
CN111591895A (zh) 一种起重机械的电机控制系统和转速控制方法
CN115076233B (zh) 磁悬浮电机及其控制方法和装置、可读存储介质
CN106597205B (zh) 一种无刷电机接线状态检测方法、装置和驱动器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant