CN114915231A - 一种混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法,利用两自由度悬浮系统的参考位移分别与位移传感器测量值作差,再经过控制器处理得到两自由度的参考悬浮力;根据悬浮力分配准则将参考悬浮力分别作为宽支承系统悬浮力给定值和单绕组系统悬浮力给定值;宽支承系统悬浮力控制采用直接悬浮力控制策略,宽支承系统悬浮电流实际测量值与转子位置角度经由悬浮力双约束模型转换为对应悬浮力,与给定悬浮力比较产生宽支承系统控制信号,实现宽支承系统稳定悬浮。实现电机宽支承系统独立抗扰以及与单绕组系统协调宽支承系统共同抗扰;通过协调宽支承系统进行悬浮力补偿,有效拓宽悬浮力输出范围,且悬浮力值几乎不受转矩电流影响,实现宽支承系统稳定悬浮。
Description
技术领域
本发明属于电气传动控制技术领域,适用于磁悬浮开关磁阻电机高性能控制,尤其涉及一种混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法。
背景技术
磁悬浮开关磁阻电机具有高度集成,无摩擦损耗,可高速/超高速运行等优点,在高速机床、离心机、压缩机、飞轮电池等众多领域具有广泛的应用前景。然而传统的磁悬浮开关磁阻电机存在高集成与宽调幅相矛盾的弊端。单绕组开关磁阻电机具备了在不增加系统体积和功率的前提下,依据悬浮-转矩功率转换机理提供动态悬浮力,是一种集成度优势极为明显的磁悬浮支承系统。但其悬浮功率收到转矩功率约束难以提供与复杂多源扰动相匹配的悬浮力输出范围,即宽调浮性能不足。而混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机是一种新型磁悬浮支承系统形式的电机,满足车载飞轮电池对其支承系统高集成与宽调浮性能的一致性需求。
发明内容
本发明为了克服现有的技术不足,提出一种混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法,包括如下步骤:
步骤3:宽支承系统悬浮力控制采用直接悬浮力控制策略,将宽支承系统悬浮电流实际测量值和,与转子位置角度经由悬浮力双约束模型转换为对应悬浮力,与给定悬浮力比较产生宽支承系统控制信号,实现宽支承系统稳定悬浮。
优选的是,本发明的控制方法,当外界扰动超出宽支承系统能够提供的最大悬浮力时,和数值不再为零,将其作为单绕组系统给定悬浮力,形成单绕组系统悬浮力控制系统,输出补偿悬浮力拓宽混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机悬浮力输出范围。
优选的是,本发明的控制方法,当单绕组系统同时提供转矩和补偿悬浮力时,其转矩控制采用恒电流-恒导通宽度控制,将参考转速与实际测量转速对比产生的转速误差通过控制器获得恒定转矩电流分量,建立如下数值关系:
优选的是,本发明的控制方法,当单绕组系统同时提供转矩和补偿悬浮力时,单绕组转矩电流分量与单绕组系统悬浮电流分量叠加,通过与4-U单绕组检测电流对比得到单绕组系统开关信号。
本发明提供了一种混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法,此控制方法协调转矩系统和两个自由度悬浮系统,使电机稳定运行。每个悬浮系统进一步包括了单绕组系统悬浮力和宽支承系统悬浮力。宽支承系统采用直接悬浮力控制,实现稳定悬浮。当单绕组系统提供悬浮力时,单绕组系统转矩采用磁悬浮开关磁阻电机经典的恒电流-恒导通宽度控制,完成单绕组系统转矩/悬浮控制。该控制方法使电机具备宽支承系统独立抗扰以及单绕组系统协调宽支承系统完成共同抗扰的灵活支承方式,可以在实际运行时依据系统的综合性能需求,动态实时调整支承方式。当外界扰动超出宽支承系统悬浮力输出范围时,单绕组系统运行于转矩/悬浮模式,提供悬浮力以协调宽支承系统,进行悬浮力补偿,使悬浮系统稳定运行,有效拓宽了悬浮力输出范围,提高了电机转子悬浮精度。
本发明的控制方法,可实现电机宽支承系统独立抗扰以及与单绕组系统协调宽支承系统共同抗扰。当外界扰动超出宽支承系统悬浮力输出范围时,单绕组系统转矩-悬浮功率转换,通过协调宽支承系统进行悬浮力补偿,有效拓宽悬浮力输出范围,且悬浮力值几乎不受转矩电流影响,实现宽支承系统稳定悬浮。
附图说明
图1是一种混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法框图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明一种混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机悬浮力的协调控制方法进行说明。
一种混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法,包括如下步骤:
步骤3:宽支承系统悬浮力控制采用直接悬浮力控制策略,将宽支承系统悬浮电流实际测量值和,与转子位置角度经由悬浮力双约束模型转换为对应悬浮力,与给定悬浮力比较产生宽支承系统控制信号,实现宽支承系统稳定悬浮。
设定宽支承系统在和自由度的最大悬浮力分别为和,当外界扰动力没有超过宽支承最大悬浮力时,由宽支承系统独立提供二自由度悬浮力。此时悬浮力分配模块只输出和,且,,单绕组系统悬浮力给定值和,此时单绕组系统将工作于转矩模式。
当外界扰动超出宽支承最大悬浮力时,悬浮力分配模块同时输出和,和。此时和输出值等于宽支承系统的最大悬浮力,即,。扰动力与宽支承系统的最大悬浮力之间的差值将作为和的值输出,即,,此时单绕组系统将工作于转矩/悬浮模式。单绕组系统提供的悬浮力拓宽了电机的悬浮力输出范围,共同产生两自由度悬浮力。
当单绕组系统同时提供转矩和补偿悬浮力时,其转矩控制采用恒电流-恒导通宽度控制,将参考转速与实际测量转速对比产生的转速误差通过控制器获得恒定转矩电流分量,建立如下数值关系:
当单绕组系统同时提供转矩和补偿悬浮力时,单绕组转矩电流分量与单绕组系统悬浮电流分量叠加,通过与4-U单绕组检测电流对比得到单绕组系统开关信号。
图1为一种混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法的系统框图,其中包括了单绕组系统和宽支承系统。其中宽支承系统可产生二自由度悬浮力,单绕组系统在产生转矩的同时还可拓宽配合宽支承系统的二自由度悬浮力。
给给定和两自由度悬浮系统的参考位移分别为和,将其分别与自由度和自由度位移传感器测量得到的实时位移值作差,将差值分别作为自由度和自由度控制器(一般采用PID控制器或滑模控制器)的输入,经由控制器处理可得到控制器输出分别为和自由度的参考悬浮力和,同时作为悬浮力分配模块的输入。当扰动未超过宽支撑的最大悬浮力时,悬浮力分配为,,和;当扰动超过宽支撑最大悬浮力时,悬浮力分配为,,,。
宽支承系统悬浮力控制采用直接悬浮力控制策略,和为宽支承系统悬浮电流实际测量值,与转子位置角度和实时位移、作为双约束模型的输入,悬浮力双约束模型将其分别转换为自由度和自由度的实时悬浮力和,与给定悬浮力和作差。采用滞环控制的方式建立滞环模块,和的差值通过滞环模块的输入,输出为PWM控制信号,进而控制宽支撑系统的电力变换器进而控制宽支撑系统的悬浮电流,实现宽支承系统稳定悬浮。
悬浮力双约束模型的具体形式如下:
当单绕组系统协调宽支承系统提供悬浮力时,单绕组系统转矩采用磁悬浮开关磁阻电机经典的恒电流-恒导通宽度控制,将参考转速与实际测量转速作差,差值作为控制器输入,经由控制器输出的等效转矩电流作为单绕组系统的输入。实现恒电流-恒导通时需建立以下关系式:
混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机转子具有14个凸极,因此每相等效转矩电流导通宽度为。超前角为电流导通区间中点与定转子对齐位置的角度差,转子对齐位置定义为0°。通过调整即可调整值和值(但两者差值始终恒定),进而实现转矩控制。值由给定转速与实时转速的误差经控制器调节获得,其与开通角和关断角数值关系如下:
基于传统单绕组磁悬浮开关磁阻电机悬浮力建模方法,建立单绕组系统的悬浮力数学模型:
等效转矩电流和等效差磁电流与4-U型单绕组实际控制电流之间的关系如下:
Claims (5)
5.根据权利要求1所述的混合单绕组磁悬浮电机的悬浮力控制方法,其特征在于,当单绕组系统同时提供转矩和补偿悬浮力时,单绕组转矩电流分量与单绕组系统悬浮电流分量叠加,通过与4-U单绕组检测电流对比得到单绕组系统开关信号。
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---|---|---|---|---|
CN106655955A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-10 | 南京邮电大学 | 一种复合转子单绕组无轴承开关磁阻电机的控制方法 |
CN108494198A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-04 | 南京邮电大学 | 一种单绕组无轴承开关磁阻电机及其控制方法 |
CN112953045A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-11 | 南京工程学院 | 一种径向强抗扰磁悬浮开关磁阻电机 |
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---|---|---|---|---|
CN106655955A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-10 | 南京邮电大学 | 一种复合转子单绕组无轴承开关磁阻电机的控制方法 |
CN108494198A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-04 | 南京邮电大学 | 一种单绕组无轴承开关磁阻电机及其控制方法 |
CN112953045A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-11 | 南京工程学院 | 一种径向强抗扰磁悬浮开关磁阻电机 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
YUNHONG ZHOU等: ""Principles and Implementation of a Novel Radial-Anti-Disturbance Bearingless Switched Reluctance Motor"", 《IEEE ACCESS》 * |
袁野等: ""混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机悬浮特性分析"", 《中国电机工程学报》 * |
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