[发明专利]一种无轴承同步磁阻电机径向力常数估算系统的构造方法

说明书

本发明公开了一种无轴承同步磁阻电机径向力常数估算系统的构造方法，包括如下步骤：(1)检测转子在x轴方向位移；(2)检测电机两种不同转矩电流分量i_qm及转子不同位移处对应的三相静止坐标下悬浮绕组U相电压u_U；(3)构造d轴径向力常数估算模型；(4)构造q轴径向力常数估算模型。本发明采用理论推导和实验测试相结合对径向力常数进行估算，测试了电机动态旋转过程中的径向力常数，解决了传统径向力常数静态计算方法估算精度差、悬浮控制性能下降等问题，构建的径向力常数估算系统动态实时性好、估算精度高、易于工程实现。

技术领域

本发明涉及交流电机控制技术领域，尤其是一种无轴承同步磁阻电机径向力常数估算系统的构造方法。

背景技术

无轴承同步磁阻电机是一种集成主动磁轴承悬浮支承和普通同步磁阻电机两者功能于一体的交流特种电机，该电机定子中装配两套绕组(转矩绕组和悬浮绕组)，两套绕组按照控制要求通过电流之后，形成的叠加磁场作用于电机转子，同步实现电机转子的稳定悬浮和可靠旋转。

无轴承同步磁阻电机稳定悬浮的前提是建立转子径向悬浮力方程和磁链方程，而径向力常数是径向悬浮力方程和磁链方程的关键参数，传统的径向力常数求解方法是在近似条件下建立径向力常数与电机气隙、两套绕组匝数、两套绕组极对数等有关的数学方程，通过电机固有参数去计算径向力常数，这种方法没有考虑电机旋转和悬浮过程中的负载突变、磁饱和等复杂情况，传统的静态计算方法降低了径向力常数的估算精度，与实际运行中的电机径向力常数并不相同，可能引发电机悬浮控制系统功能失效，导致电机整个悬浮运行和转矩控制系统的失稳。

为进一步提高无轴承同步磁阻电机径向力常数的估算精度，增强电机悬浮控制系统的实时有效性，需采用一些新的径向力常数估算方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种无轴承同步磁阻电机径向力常数估算系统的构造方法，采用理论推导和实验测试相结合对径向力常数进行估算，测试了电机动态旋转过程中的径向力常数，解决了传统径向力常数静态计算方法估算精度差、悬浮控制性能下降等问题，本发明构建的径向力常数估算系统动态实时性好、估算精度高、易于工程实现。

为解决上述技术问题，本发明提供一种无轴承同步磁阻电机径向力常数估算系统的构造方法，包括如下步骤：

(1)检测转子在x轴方向位移；

(2)检测电机两种不同转矩电流分量i_qm及转子不同位移处对应的三相静止坐标下悬浮绕组U相电压u_U；

(3)构造d轴径向力常数估算模型；

(4)构造q轴径向力常数估算模型。

优选的，步骤(1)中，检测转子在x轴方向位移具体包括如下步骤：

(11)设定转子位移检测的实验要求，该实验要求为：电机转轴一端加装球轴承，使该端转子固定于定子中心位置，该端转子在径向和轴向不产生位移偏移量；电机转轴另一端施加径向扰动力，能使转子沿x轴方向产生位移偏移；在加装球轴承的转轴一端安装转矩制动器，用以模拟电机在两相同步旋转坐标下转矩电流分量i_qm的变化；实验过程中电机保持额定转速运行，保持电机两相同步旋转坐标下励磁电流分量i_dm＝不为零的常数；调节电机转轴径向扰动力方向，确保电机转子在y轴方向不发生位移偏移，即保持s_y＝0，仅检测x轴方向转子位移s_x；