無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置的製作方法

2023-04-25 21:10:01

專利名稱：無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無軸承電機懸浮系統的控制技術，具體地說是一種交替極無軸承
永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置。
背景技術：
交替極無軸承永磁同步電機區別於傳統無軸承永磁同步電機關鍵之處在於其特 殊的轉子結構，使電機懸浮系統和轉矩系統，在轉矩系統採用轉子磁場定向控制策略時能 夠實現獨立控制，簡化了控制系統設計，提高系統可靠性。 從現有文獻看，針對交替極無軸承永磁同步電機的研究主要集中在以下三方面
1、電機結構特點、工作原理研究。諸如分析懸浮機理，建立數學模型；考慮轉子 動、靜態偏心等工況下的徑向懸浮力數學模型；不同氣隙磁密對徑向懸浮力的影響；多轉 矩繞組極對數對轉矩系統和懸浮系統耦合性能的影響；雙層轉子結構對於軸向與扭轉方向 剛度的影響；懸浮繞組匝數與端電壓間的關係，不同的懸浮繞組匝數對懸浮性能的影響。
2、電機本體優化設計研究。諸如轉矩繞組與懸浮繞組極對數的優化配置；三相 分布式繞組代替集中式繞組減小徑向懸浮力脈動；設計外轉子結構電機，通過採用被動懸 浮技術增強轉子軸向和扭轉方向的剛度；氣隙尺寸和定子槽的繞組匝數的優化設計。
3、電機控制策略研究。針對交替極無軸承永磁同步電機控制策略的研究主要集中 在轉矩系統採用轉子磁場定向控制，使轉矩系統與懸浮系統最大程度上解耦。
交替極無軸承永磁同步電機懸浮系統能否穩定工作直接影響到轉矩系統的性能， 因此保證電機懸浮轉子穩定懸浮是整個控制系統設計中需要首先考慮的。電機運行過程 中，懸浮轉子要受到擾動作用，擾動來源多種多樣，但究其性質及其對懸浮性能的影響而言 確是有限的幾種，諸如 1、恆定擾動懸浮轉子自重或帶恆定負載工作的影響，對電機起浮的動態性能及 穩定懸浮的穩態性能均有影響； 2、正弦擾動電機轉子由於設計、加工工藝等原因造成的質量不平衡，當電機高速 運行時，由於轉子質量不平衡而產生與轉速同頻率的正弦擾動作用於懸浮轉子上，影響穩 態懸浮性能。 3、階躍擾動電機穩定運行時，轉子徑向突加負載，對電機懸浮系統動態、穩態性 能有影響。 4、白噪聲擾動懸浮控制中使用的各種傳感器，由傳感器所引入的白噪聲擾動影 響懸浮系統穩態性能。 擾動觀測及其補償控制是抑制擾動對系統影響的有效方法之一，被廣泛應用於各 種電機控制系統中。電機控制中所採用的擾動觀測器，多為傳統的擾動觀測算法，其最大不 足之處在於對被控對象數學模型的依賴，在一定程度上限制了擾動觀測效果。目前，也有學 者將諸如自適應控制、小波變換等先進控制算法應用於擾動觀測算法中在線觀測被控對象 關鍵參數，以克服觀測器對被控對象數學模型的依賴，但這些先進控制算法涉及的數學知識較多，計算和實現較為複雜，直接導致擾動觀測器實現困難。 目前，針對交替極無軸承永磁同步電機懸浮轉子擾動加速度觀測及等效擾動電流 補償控制的研究未見報導，即使是針對無軸承電機懸浮系統擾動觀測方面的研究也不多 見.從現有文獻來看，《無軸承永磁同步電機轉子質量不平衡補償控制》做了關於傳統無軸 承永磁同步電機因轉子質量偏心，造成電機高速運行時產生的與轉速同頻正弦擾動對懸浮 轉子的影響方面的補償控制研究。該文獻中設計的擾動觀測器算法複雜，對電機較難獲知 的參數嚴重依賴，所能觀測的擾動也僅僅局限於正弦擾動，無法滿足無軸承永磁同步電機 各種工況下運行時對擾動觀測的需要，且只進行了仿真研究。

發明內容
本發明的目的是提供一種無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制 裝置。該控制裝置通過擾動觀測算法將電機懸浮轉子因擾動作用產生的擾動加速度實時觀 測出來，且算法不依賴懸浮系統數學模型，不需事先獲知擾動的具體形式，適應範圍較廣。 該控制裝置採用前饋補償的控制方式，實現對作用於懸浮系統擾動的抑制。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的 —種無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置，其特徵在於該 控制裝置包括廣義懸浮系統和擾動觀測及補償算法，廣義懸浮系統包括擴展的壓控逆變 器、電流控制器、Clark變換、電機、第一位移傳感器和第二位移傳感器；觀測及補償算法由 擾動加速度觀測器、等效擾動電流轉換環節、複合徑向位移反饋、主控制器及複合控制器依 次連接而成；複合控制器的輸出信號ix*(iy*)和廣義懸浮系統的輸出信號x(y)作為擾動 加速度觀測器的輸入信號；擾動加速度觀測器的輸出信號為n夕)和4( )，且作為複合 徑向位移反饋和等效擾動電流轉換環節的輸入；由位移給定信號x、y"與複合徑向位移反 饋的輸出xT (yT)相減得到的誤差作為徑向位移主控制器的輸入信號，其中主控制器採用 a (0< a <1)次冪形式的非線性構造；由主控制器的輸出信號i。x(i。y)與等效擾動電流轉
'右
換環節輸出信號idx(idy)相減得到複合控制器的輸出信號並將其作為廣義懸浮系統的電賴 環給定輸入信號ix*(iy*);兩路觀測及補償算法串聯在廣義懸浮系統之前並形成閉環構造； 用於無軸承永磁同步電機的位移環中對電機懸浮系統進行控制。
本發明中擾動加速度觀測器的實現算法為formula see original document page 5
其中e為觀測誤差，x(y)為懸浮轉子徑向位移採樣信號，n" n2， ^為可調參 數，o為偏心磁拉力補償係數，k為懸浮控制電流係數，^為懸浮轉子徑向位移觀測值 S ， z2為懸浮轉子徑向位移觀測值的廣義微分值，z3為懸浮轉子徑向擾動加速度估計值
adx(ady)， ix*(iy*)為廣義懸浮系統電流給定信號；該擾動加速度觀測器(21)以ix*(iy*)及
x(y)為輸入信號，在參數配置合理時實現對懸浮轉子擾動加速度的估計。 主控制器是非線性構造，其中主控制器由控制增益kp、 ki、 kd乘以各自相應的非線性函數構成，主控制器的輸入信號為懸浮轉子徑向位移給定信號x*(y*)減去複合徑向位移 反饋的輸出xT (yT)的差值，記作e,，非線性函數可以選為如下形式
u(eT) = |eT | a*sign(eT) 其中參數0< a < l，用來控制誤差衰減的速度，sign(ej為e:的符號，當^為 正或零時取1，當eT為負時取-1 ;eT絕對值的a (0 < a < 1)次冪用牛頓迭代法在DSP 中實現。主控制器輸出可以表示為 本發明中，等效擾動電流轉換環節是在分析電機主動懸浮力和控制加速度與主動 懸浮控制電流之間關係的基礎上虛擬出的，其目的在於在控制算法中補償擾動作用對懸浮 性能的影響。依據交替極無軸承永磁同步電機懸浮機理不難知道電機懸浮轉子的控制加速 度與控制電流之間呈線性關係(由於硬體電路的限制，電機控制中總會有電流限幅)。擾動 加速度和控制加速度的物理屬性是一致的，所以擾動加速度和等效擾動電流之間關係與控 制加速度和控制電流之間所遵循的關係是一致的。在由擾動加速度觀測器獲得懸浮轉子徑 向擾動加速度adx(ady)基礎上，只要通過適當的線性變換就可以獲得等效擾動電流。
複合徑向位移反饋的輸出x,(y,)由徑向位移採樣值x(y)和徑向位移觀測值
;(jP)加權和低通濾波組成，其表達式為^ = [ (1-t ) *x(y)+ t *S (》)]/( t^s+1)， t為加權因子，其取值範圍為t G [O，l]，而h為低通濾波因子。 運用複合徑向位移反饋可有效抑制由徑向位移電渦流傳感器引入的高頻擾動信 號對位移環的影響。 複合控制器的輸出由懸浮系統主控制器輸出與等效擾動電流轉換環節輸出相疊 加得到，其表達式為 觀測及補償控制算法中的擾動加速度觀測器、等效擾動電流轉換環節、複合徑向 位移反饋、主控制器、複合控制器及廣義懸浮系統中的電流控制器、SVP麗、Clark變換均由 F2812DSP通過編程實現。 擴展的壓控逆變器由空間矢量脈寬調製(SVP麗)與壓控電壓源逆變器串聯組成， 其中SVP麗輸出六路驅動信號觸發擴展的壓控逆變器的智能功率模塊。
電流控制器由第一 電流調節器和第二電流調節器構成，兩路電流調節器均採用比 例積分PI控制器實現；採用Clark變換實現電流轉換。 本發明將懸浮轉子擾動加速度觀測器及等效擾動電流轉換補償控制器置於懸浮 系統徑向位移主控制器與廣義懸浮系統之間，並依次閉環連接構成。廣義懸浮系統由電 流控制器與擴展的壓控逆變器先行串聯，接在交替極無軸承永磁同步電機和位移傳感器之 前，然後再與懸浮繞組電流i2a、 i2b反饋通道上的Clark變換共同組成。
電流控制器由兩路比例積分PI控制器實現，其給定電流信號為i/(i/)，反饋電流 信號為反饋通道上的懸浮繞組電流i2a、 i2b經Clark坐標變換得到的輸出信號ix(iy)，將二 者做差作為PI控制器的輸入。電流控制器的兩路輸出信號U。(Ue)作為空間矢量脈寬調製 (SVP麗)的輸入信號，用來產生六路驅動信號。
z.o小)二 、."( )+ ^ ."( ^ ) + & . "(^ )。 t/，
6
等效擾動電流轉換環節是在分析電機主動懸浮力、控制加速度與主動懸浮控制電 流之間關係的基礎上引申出的，目的是在算法中補償擾動作用對懸浮性能的影響。由於硬 件電路的限制，電機控制中總會有電流限幅，再結合交替極無軸承永磁同步電機懸浮機理， 不難知道電機懸浮轉子控制加速度與控制電流之間呈線性關係。擾動加速度和控制加速度 的物理屬性是一致的，所以擾動加速度和等效擾動電流間的關係與控制加速度和控制電流 之間所遵循的關係是一致的。因此懸浮轉子徑向擾動加速度ad,(ady)通過線性變換就可以 獲得等效擾動電流。
本發明的有益效果如下 本發明通過構造交替極無軸承永磁同步電機懸浮轉子徑向擾動加速度觀測器，並 提出等效擾動電流的概念；懸浮系統主控制器採用非線性PID控制器，在控制算法中利用 等效擾動電流的前饋補償使之與主控制器構成複合控制器，通過坐標變換、解耦控制、徑向 位移閉環控制及電源逆變技術，實現對交替極無軸承永磁同步電機懸浮系統的高性能控 制。該種電機懸浮控制主要目標是實現電機徑向位移的精確控制，減小其脈動，為實現這個 目的通常將整個控制系統設計為雙閉環系統，即電流環和位移環。本發明採用位移環的設 計方法，能夠針對各種不同形式的外部擾動起到有效的抑制作用，從而使得懸浮轉子徑向 位移控制具有更好的動態性能、穩態性能和抗幹擾能力，實現了高精度的徑向位移控制。
本發明的優點在於 a、採用擾動加速度觀測器能夠不需要預先獲知擾動具體形式，對懸浮系統外界擾 動引起的懸浮轉子徑向加速度不加區分的進行實時觀測，使控制系統的適應性大大拓展。
b、利用等效擾動電流在控制算法中的前饋補償，能夠有效抑制擾動作用，較之僅 依靠積分作用消除外部擾動對懸浮系統的影響要更加有效。 c、懸浮系統主控制器採用的a (0 < a < 1)次冪形式的非線性構造，其消除控制 誤差的效率高，能夠獲得較大的穩定裕度，也就是能夠很好地折衷穩定裕度和控制精度間 的矛盾，這是常用線性PID控制器無可比擬的優點。 d、採用複合徑向位移反饋輸出作為懸浮系統位移環的位移反饋量，最大限度的濾 除傳感器引入的高頻噪聲，增強了懸浮系統抗幹擾能力，能夠有效提升電機懸浮性能。
本發明所提出的觀測算法、等效擾動電流轉換及補償算法對交替極無軸承永磁同 步電機懸浮系統控制具有良好適應性和魯棒性，能夠滿足電機懸浮系統不同工況要求。本 發明適用於交替極無軸承永磁同步電機懸浮系統的高性能控制，能夠有效提高電機懸浮性 能，應用前景十分廣闊。


圖1是本發明中觀測及補償算法的結構框圖；
圖2是本發明中廣義懸浮系統的結構原理圖。
具體實施例方式
—種無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置，見圖1、圖2和圖 3。圖2中，光電編碼器8、轉速調節器9、2/3旋轉坐標變換10、電流跟蹤型逆變器11、速度 與角度計算12及電機6組成交替極無軸承永磁同步電機轉矩控制系統。該控制裝置包括廣義懸浮系統1和擾動觀測及補償算法2，兩路觀測及補償算法2串聯在廣義懸浮系統1之 前並形成閉環構造；用於無軸承永磁同步電機的位移環中對電機懸浮系統進行控制。
本實施例中由壓控電壓源逆變器41和SVP麗(空間矢量脈寬調製)組成擴展壓 控逆變器42 ;由擴展壓控逆變器42與電流控制器3、 Clark變換5、電機6、第一位移傳感 器71和第二位移傳感器72構成廣義懸浮系統1 ;電流控制器3由電第一電流調節器31和 第二電流調節器32構成，兩路電流調節器均採用比例積分PI控制器實現；採用Clark變 換5實現電流轉換；觀測及補償算法2由擾動加速度觀測器21、等效擾動電流轉換環節22、 複合徑向位移反饋23、主控制器24及複合控制器25按圖1所示依次連接而成；利用廣義 懸浮系統1的輸入信號ix*(iy*)和輸出信號x(y)作為兩路擾動加速度觀測器21的輸入信 號；由兩路擾動加速度觀測器21得到徑向位移觀測值；(j))和徑向位移採樣值x(y)相加權 並低通濾波處理分別組成兩路複合徑向位移反饋23 ;徑向位移給定信號x、y"減去複合徑 向位移反饋23的輸出x,(y,)的差值e,作為兩路主控制器24的輸入信號，其輸出信號為 i。x(i。y);由兩路擾動加速度觀測器21得到的懸浮轉子兩自由度的擾動加速度a^(ady)分別 經過兩路等效擾動電流轉換環節22得到兩路等效擾動電流輸出idx(idy);由兩路主控制器 24的輸出i。x(i。y)與兩路等效擾動電流、(idy)共同構成兩路複合控制器25，其兩路輸出為 ix*(iy*)為廣義懸浮系統1的電流環給定輸入；最後由兩路擾動加速度觀測器21、兩路等效 擾動電流轉換環節、兩路複合徑向位移反饋23、兩路複合控制器25共同組成的兩路擾動觀 測及補償算法2串聯在廣義懸浮系統1之前用於交替極無軸承永磁同步電機的位移環中， 對電機懸浮系統進行控制。 交替極無軸承永磁同步電機轉矩控制系統按照常用的轉子磁場定向方式進行組 織，其中利用光電編碼器8採樣電機實時轉速，經過速度與角度計算12得到電機實時轉速 "r和轉子轉角9 ，將給定轉速"/減去"r的差值作為轉速調節器9的輸入(轉速調節器 9由比例積分PI控制器實現)，其輸出作為q軸電流給定值ilq* ;結合速度與角度計算12計
算得到的轉子轉角e，對
—Id
實施2/3旋轉變換10得到轉矩系統電流環三相給定電、》
'右
ila*、 i/、 ij，經過電流跟蹤型逆變器11獲得轉矩系統實際控制電賴
擾動加速度觀測器21的實現算法為
formula see original document page 8
formula see original document page 8其中e為觀測誤差，x(y)為懸浮轉子徑向位移採樣信號，n2， ^為可調參 數，o為偏心磁拉力補償係數，k為懸浮控制電流係數，^為懸浮轉子徑向位移觀測值
iK夕)，Z2為懸浮轉子徑向位移觀測值的廣義微分值，Z3為懸浮轉子徑向擾動加速度估計值 adx(ady)，ix*(iy*)為廣義懸浮系統電流給定信號；該擾動加速度觀測器21以ix*(iy*)及x(y) 為輸入信號，在參數配置合理時實現對懸浮轉子擾動加速度的估計。 主控制器24是非線性構造，其中主控制器24由控制增益kp、 ki、 kd乘以各自相應 的非線性函數構成，主控制器24的輸入信號為懸浮轉子徑向位移給定信號x、/)減去複合 徑向位移反饋的輸出xT (yT)的差值，記作e,，非線性函數可以選為如下形式
formula see original document page 9
其中參數0< a < l，用來控制誤差衰減的速度，sign(ej為^的符號，當^為正或零時取1，當eT為負時取-1 ;eT絕對值的a (0 < a < 1)次冪用牛頓迭代法在DSP中實現。主控制器輸出可以表示為 複合徑向位移反饋23的輸出XT(yJ由徑向位移採樣值x(y)和徑向位移觀測值S (j))加權和低通濾波組成，其表達式為；(A)=[(卜t ) * x(y)+ t
( t^s+1)， t為加權因子，其取值範圍為t G [O，l]，而h為低通濾波因子。
複合控制器25的輸出由懸浮系統主控制器輸出24與等效擾動電流轉換環節23輸出相疊加得到，其表達式為 觀測及補償控制算法2中的擾動加速度觀測器21、等效擾動電流轉換環節22、複合徑向位移反饋23、主控制器24、複合控制器25及廣義懸浮系統1中的電流控制器3、SVP麗、Clark變換5均由F2812DSP通過編程實現。 擴展的壓控逆變器42由空間矢量脈寬調製(SVP麗)與壓控電壓源逆變器41串聯
組成，其中SVP麗輸出六路驅動信號觸發擴展的壓控逆變器的智能功率模塊。 電流控制器3由第一電流調節器31和第二電流調節器32構成，兩路電流調節器
均採用比例積分PI控制器實現；採用Clark變換5實現電流轉換。
具體實施方式
分以下六步 1、電流閉環調節。由於本控制系統採用雙閉環控制，電流環作為控制系統的內環，應先行調節。對電流控制器3、擴展壓控逆變器42、Clark變換5及電機6所組成的懸浮系統電流環實施閉環PI參數整定。其中電流給定可以為不同頻率的正弦信號和不同幅值的階躍信號，調節目的是使電流環具有快速的動態響應和良好跟蹤性能。
2、形成廣義懸浮系統1。由壓控電壓源逆變器41和SVP麗共同組成擴展壓控逆變器42 ;由擴展壓控逆變器42與電流控制器3、 Clark變換5、電機6、第一位移傳感器71和第二位移傳感器72共同構成廣義懸浮系統1 ;電流控制器3由第一電流調節器31和第二電流調節器32組成，採用比例積分PI控制器實現，電流控制器3作為電機懸浮控制系統內環需先行閉環整定，通常以階躍給定和不同頻率正弦給定信號作為跟蹤目標；廣義懸浮系統1的輸入給定信號為兩路觀測及補償算法2的輸出，即ix*和iy*。 3、利用廣義懸浮系統1的輸入輸出信號作為擾動加速度觀測器21的輸入信號，其輸出信號為徑向位移的觀測值;和少及擾動加速度觀測值a^和ady ;擾動加速度觀測值、和ady經過等效擾動電流轉換環節22可獲得等效擾動電流idx和idy。 4、利用徑向位移的觀測值i (j))及採樣值x(y)，合理選擇加權因子t達到濾去採樣信號中高頻噪聲的目的；加權完成後，合理選擇濾波因子、對加權後信號再次濾波，以達到消除加權濾波無法濾除的高頻噪聲。 5、將徑向位移給定與複合徑向位移反饋23之差e,作為主控制器24的輸入；主控制器24採用a (0 < a < 1)次冪形式的非線性構造，這樣可以(1/a )次冪形式消除控制誤差，這比之線性控制效率要高出許多；主控制器24所採用的非線性構造形式可在DSP程 formula see original document page 9序中實現，首先將eT取絕對值，然後用牛頓迭代比較法尋找^的a次冪值。 6、構造複合控制器25。將主控制器24的輸出i。x(i。y)減去等效擾動電流轉換環
節22輸出idx(idy)共同構成複合控制器25，且將其輸出作為廣義懸浮系統1電流環的給定值。 7、構造電機轉矩控制系統。採用普通永磁同步電機的常規轉子磁場定向控制方式 進行控制。 本發明採用位移環的設計方法，能夠針對各種不同形式的外部擾動起到有效的抑 製作用，從而使得懸浮轉子徑向位移控制具有更好的動態性能、穩態性能和抗幹擾能力，實 現了高精度的徑向位移控制。本發明適用於交替極無軸承永磁同步電機懸浮系統的高性能 控制，能夠有效提高電機懸浮性能。
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權利要求
一種無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置，其特徵在於該控制裝置包括廣義懸浮系統(1)和擾動觀測及補償算法(2)，廣義懸浮系統(1)包括擴展的壓控逆變器(42)、電流控制器(3)、Clark變換(5)、電機(6)、第一位移傳感器(71)和第二位移傳感器(72)；觀測及補償算法(2)由擾動加速度觀測器(21)、等效擾動電流轉換環節(22)、複合徑向位移反饋(23)、主控制器(24)及複合控制器(25)依次連接而成；複合控制器(25)的輸出信號ix*(iy*)和廣義懸浮系統(1)的輸出信號x(y)作為擾動加速度觀測器(21)的輸入信號；擾動加速度觀測器(21)的輸出信號為和adx(ady)，且作為複合徑向位移反饋(23)和等效擾動電流轉換環節(22)的輸入；由位移給定信號x*(y*)與複合徑向位移反饋(23)的輸出xτ(yτ)相減得到的誤差作為徑向位移主控制器(24)的輸入信號，其中主控制器(24)採用α(0＜α＜1)次冪形式的非線性構造；由主控制器(24)的輸出信號i0x(i0y)與等效擾動電流轉換環節(23)輸出信號idx(idy)相減得到複合控制器(25)的輸出信號並將其作為廣義懸浮系統(1)的電流環給定輸入信號ix*(iy*)；兩路觀測及補償算法(2)串聯在廣義懸浮系統(1)之前並形成閉環構造；用於無軸承永磁同步電機的位移環中對電機懸浮系統進行控制。FSA00000049947500011.tif
2. 根據權利要求1所述的無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置， 其特徵在於擾動加速度觀測器(21)的實現算法為、=xO) - ^A = Z2 + ^ . 6其中e為觀測誤差，x(y)為懸浮轉子徑向位移採樣信號，n2， ^為可調參數，o 為偏心磁拉力補償係數，k為懸浮控制電流係數，21為懸浮轉子徑向位移觀測值；(3))，22為懸浮轉子徑向位移觀測值的廣義微分值，z3為懸浮轉子徑向擾動加速度估計值adx(ady)， ix*(iy*)為廣義懸浮系統電流給定信號；該擾動加速度觀測器(21)以ix*(iy*)及x(y)為輸 入信號，在參數配置合理時實現對懸浮轉子擾動加速度的估計。
3. 根據權利要求1所述的無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置， 其特徵在於主控制器(24)是非線性構造，其中主控制器(24)由控制增益kp、ki、kd乘以各 自相應的非線性函數構成，主控制器(24)的輸入信號為懸浮轉子徑向位移給定信號x、y" 減去複合徑向位移反饋的輸出xT (yT)的差值，記作e,，非線性函數可以選為如下形式u (e t ) = I e t I a sign (e T)其中參數0< a < l，用來控制誤差衰減的速度，sign(ej為^的符號，當^為正 或零時取1，當eT為負時取-1 ;eT絕對值的a (0 < a < 1)次冪用牛頓迭代法在DSP中 實現。主控制器輸出可以表示為^(力=^ "Or ) + A W( J" )+ 、 )。
4. 根據權利要求1所述的無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流 補償控制裝置，其特徵在於複合徑向位移反饋(23)的輸出xT (yT)由徑向 位移採樣值x(y)和徑向位移觀測值；(j))加權和低通濾波組成，其表達式為formula see original document page 3T為加權因子，其取值範圍為T G [O，l]，而、為低通濾波因子。
5. 根據權利要求1所述的無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置，其特徵在於複合控制器(25)的輸出由懸浮系統主控制器輸出(24)與等效擾動電流轉換環節(23)輸出相疊加得到，其表達式為formula see original document page 3
6. 根據權利要求1所述的無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置，其特徵在於觀測及補償控制算法(2)中的擾動加速度觀測器(21)、等效擾動電流轉換環節(22)、複合徑向位移反饋(23)、主控制器(24)、複合控制器(25)及廣義懸浮系統(1)中的電流控制器(3) 、 SVP麗、Clark變換(5)均由F2812DSP通過編程實現。
7. 根據權利要求1所述的無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置，其特徵在於擴展的壓控逆變器(42)由空間矢量脈寬調製(SVP麗)與壓控電壓源逆變器(41)串聯組成，其中SVP麗輸出六路驅動信號觸發擴展的壓控逆變器的智能功率模塊。
8. 根據權利要求1所述的無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置，其特徵在於電流控制器(3)由第一電流調節器(31)和第二電流調節器(32)構成，兩路電流調節器均採用比例積分PI控制器實現凍用Clark變換(5)實現電流轉換。
全文摘要
本發明公開了一種無軸承永磁同步電機懸浮轉子等效擾動電流補償控制裝置，該控制裝置由擴展的壓控逆變器、電流控制器、Clark變換、電機、位移傳感器組成廣義懸浮系統；由擾動加速度觀測器、等效擾動電流轉換環節、複合徑向位移反饋、主控制器及複合控制器依次連接而成觀測及補償算法；兩路觀測及補償算法串聯在廣義懸浮系統之前並形成閉環構造；用於無軸承永磁同步電機的位移環中對電機懸浮系統進行控制。本發明利用其對交替極無軸承永磁電機懸浮系統位移環實施閉環控制，採用前饋補償的控制方式，實現對作用於懸浮系統擾動的抑制。該控制裝置通過擾動觀測算法將電機懸浮轉子因擾動作用產生的擾動加速度實時觀測出來，且算法不依賴懸浮系統數學模型，不需事先獲知擾動的具體形式，適應範圍較廣。
文檔編號H02P23/12GK101795105SQ20101012410
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月15日 優先權日2010年3月15日
發明者丁強 申請人:南京工業職業技術學院