專利名稱：無軸承永磁同步電機的控制器和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力傳動控制設備的技術領域，具體涉及無軸承永磁同步電機的控制器 和控制方法。
背景技術：
無軸承永磁同步電機繼承了磁軸承支承電機的無潤滑、無磨損、無機械噪聲等特點， 在機床電主軸、渦輪分子泵、離心機、壓縮機、機電貯能、航空航天等特殊電氣傳動領 域具有廣泛的使用前景。無軸承永磁同步電機是一類多變量、非線性、強耦合的被控對
象,其徑向位置、轉速難以通過外加的信號準確地控制。若要實現(xiàn)電機轉子穩(wěn)定懸浮和 運行，必須對電機轉矩力和懸浮力進行解耦控制。
目前，無軸承永磁同步電機轉矩和懸浮力解耦控制采用矢量控制。相對于矢量控制， 直接轉矩控制具有控制結構簡單，轉速響應快，優(yōu)良的動靜態(tài)性能，對電機參數(shù)表現(xiàn)出 強的魯棒性等優(yōu)點。傳統(tǒng)的懸浮力矢量控制中，系統(tǒng)過多依賴于電機參數(shù)以及矢量坐標 變換的復雜性使得實際的控制效果難以達到理論分析的結果；懸浮力處于開環(huán)狀態(tài)，限 制了懸浮力控制的精度和動態(tài)響應性能；采用電流跟蹤型逆變器，逆變器開關頻率高， 逆變器容量利用率不高。
為進一步提高無軸承永磁同步電機的動態(tài)工作性能，更好的實現(xiàn)無軸承永磁同步電 機的轉矩和徑向懸浮力的解耦控制，需采用一些新的控制技術和新的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既可使無軸承永磁同步電機具有優(yōu)良的動、靜態(tài)控制性 能，抗電機參數(shù)變化及抗負載擾動能力強，又能有效地提高無軸承永磁同步電機的各項 控制性能指標，如動態(tài)響應速度、穩(wěn)態(tài)跟蹤精度及參數(shù)魯棒性的無軸承永磁同步電機控 制方法和控制器。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的方法技術方案是-
無軸承永磁同步電機的控制方法，包括下列步驟
步驟1.對無軸承永磁同步電機構造轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器，獲取直接轉矩控制所需的無軸承永磁同步電機轉矩繞組磁鏈和轉矩信息；
步驟2.形成直接轉矩控制器，直接轉矩控制器生成無軸承永磁同步電機轉矩繞組 控制電壓源逆變器開關信號，驅動逆變器對轉矩繞組磁鏈和轉矩進行直接控制；
步驟3.對無軸承永磁同步電機構造懸浮力繞組磁鏈觀測器，以獲取懸浮力繞組磁 鏈信息，由懸浮力估算模型根據(jù)轉矩繞組和懸浮力繞組磁鏈及相位在線估算出懸浮力；
步驟4.形成懸浮力直接控制器，由懸浮力直接控制器直接生成懸浮力繞組控制電 壓源逆變器開關信號，驅動逆變器對懸浮力繞組磁鏈和轉子徑向懸浮力進行直接控制；
步驟5.由直接轉矩控制器和懸浮力直接控制器共同構成無軸承永磁同步電機轉矩 和懸浮力直接控制器，對電機轉矩和徑向懸浮力分別進行直接控制，實現(xiàn)了轉矩和徑向 懸浮力之間獨立控制。
上述步驟1中具體包括下列步驟，采用電流Clark變換、轉矩繞組電壓計算模塊、 磁鏈觀測模型和轉矩觀測模型組成轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器。
上述步驟2中進一步包括，由兩個pi控制器、轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器、參考 磁鏈生成模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM組成直接轉矩控制器。
上述步驟3中進一步包括，采用電流Clark變換、懸浮力繞組電壓計算模塊和磁鏈 觀測模型組成的懸浮力繞組磁鏈觀測器。
上述步驟4中進一步包括，由兩個pid控制器、懸浮力繞組磁鏈觀測器、懸浮力估 算模型、力/磁鏈轉換模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM組成懸浮力直接控制器。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的裝置技術方案是無軸承永磁同步電機的控制器，包括直接轉矩 控制器和懸浮力直接控制器；
直接轉矩控制器用于生成無軸承永磁同步電機轉矩繞組控制電壓源逆變器開關信 號，驅動逆變器對轉矩繞組磁鏈和轉矩進行直接控制；
懸浮力直接控制器直接生成懸浮力繞組控制電壓源逆變器開關信號，驅動逆變器對 懸浮力繞組磁鏈和轉子徑向懸浮力進行直接控制。
所述直接轉矩控制器進一步由兩個pi控制器、轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器、參考 磁鏈生成模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM組成；轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器用于在 線計算出轉矩繞組磁鏈幅值^i和相位6吸電機轉矩re;轉速指令值e/和實時轉速w的比
較差值經(jīng)pi控制器調(diào)制后生成轉矩指令值r/， r/與轉矩實時值7;的比較差值，再經(jīng)
pi控制器調(diào)制后生成轉矩繞組磁鏈相位角增量^&然后參考磁鏈生成模塊根據(jù)A^與轉矩繞組磁鏈幅值指令值^r及實時磁鏈幅值v^和相位伊主成電壓指令值f4和C^，再經(jīng)
空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM調(diào)制后生成電壓源逆變器開關信息，驅動逆變器實現(xiàn)無軸 承永磁同步電機直接轉矩控制。
所述懸浮力直接控制器由兩個PID控偉il器、懸浮力繞組磁鏈觀測器、懸浮力估算模 型、力/磁鏈轉換模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM組成；懸浮力估算模型用于計算出 懸浮力靜止坐標分量,《和i^;首先轉子位置指令值Z和/分別與傳感器獲得的位移值 x和少的比較差值經(jīng)PID控制器調(diào)制后生成懸浮力指令值F/和F/，然后F/和F/分別
與尸《和F-的比較差值經(jīng)力/磁鏈轉換模塊根據(jù)
< COS /7sin //、
cos //y，W,
生成懸浮力
繞組磁鏈增量，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM調(diào)制后得到電壓源逆變器開關信息， 驅動逆變器實現(xiàn)無軸承永磁同步電機懸浮力直接控制。
所述轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器由電流Clark變換、轉矩繞組電壓計算模塊、磁鏈 觀測模型和轉矩觀測模型組成；轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器的輸入為電機轉矩繞組定子 相電流/。、 &、電壓源逆變器直流電壓&和逆變器的開關狀態(tài)，輸出為轉矩繞組磁鏈幅 值^^和相位^ 、轉矩繞組合成氣隙磁鏈幅值V^和相位/z及轉矩2;;磁鏈幅值^i及相位 ^將用于參考磁鏈生成模塊，氣隙磁鏈幅值VQ及相位;/將用于轉子徑向懸浮力估算，轉
矩7;將作為轉矩閉環(huán)控制的反饋量。
所述懸浮力繞組磁鏈觀測器由電流Clark變換、懸浮力繞組電壓計算模塊和懸浮力 繞組磁鏈觀測模型組成;懸浮力繞組磁鏈觀測器的輸入為電機懸浮力繞組定子相電流/。、 /6、電壓源逆變器直流電壓&和逆變器的開關狀態(tài)，輸出為懸浮力繞組磁鏈幅值^2及
相位義;磁鏈幅值^2及相位;i將用于轉子徑向懸浮力估算；懸浮力估算模型根據(jù)無軸承
電機轉子徑向懸浮力公式在線計算出懸浮力F"、 F^，作為懸浮力閉環(huán)控制的反饋量。懸 浮力繞組磁鏈觀測器及懸浮力估算模型將作為懸浮力直接控制器的組成部分。
本發(fā)明的原理是改變傳統(tǒng)無軸承永磁同步電機采用矢量控制的策略，設計了一種無 軸承永磁同步電機轉矩和懸浮力直接控制器對無軸承永磁同步電機的轉矩和轉子徑向 懸浮力進行獨立控制。本發(fā)明的優(yōu)點在于
1. 采用轉矩和懸浮力直接控制方法，將無軸承永磁同步電機復雜非線性強耦合系 統(tǒng)的轉矩和轉子徑向懸浮力控制問題轉化為簡單的直接轉矩控制和直接懸浮力控制兩 個直接控制子系統(tǒng)的獨立控制問題，很容易實現(xiàn)電機轉矩和懸浮力之間的獨立控制，可 獲得優(yōu)良的電機運行性能。
2. 用轉矩和懸浮力直接控制方法來實現(xiàn)無軸承永磁同步電機高性能控制，具有控 制結構簡單，轉速響應快，優(yōu)良的動靜態(tài)性能，對電機參數(shù)表現(xiàn)出強的魯棒性等優(yōu)點， 完全擺脫了傳統(tǒng)矢量控制過多依賴于電機參數(shù)、復雜的矢量坐標變換、電流跟蹤型逆變 器開關頻率高和逆變器容量利用率不高的缺點。也擺脫了處于開環(huán)狀態(tài)的懸浮力矢量控
制對懸浮力控制精度和動態(tài)響應性能的限制。
本發(fā)明構造的無軸承永磁同步電機轉矩和懸浮力直接控制器，提高了無軸承永磁同 步電機控制性能，而且可推廣到其它無軸承電機控制系統(tǒng)。無軸承永磁同步電機轉矩和 懸浮力直接控制方法的應用前景是非常廣闊的，轉矩和懸浮力直接控制方法在其它類型 的無軸承電機中也具有非常廣闊的應用價值。


圖1是由坐標變換11、轉矩繞組電壓計算模塊12、轉矩繞組磁鏈觀測模型13以及 轉矩觀測模型14組成的無軸承永磁同步電機轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器10的原理圖。
圖2是由兩個PI控制器24、 25、轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器10、參考磁鏈生成模 塊21和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM 22組成的無軸承永磁同步電機直接轉矩控制器20 的原理圖。
圖3是由坐標變換31、懸浮力繞組電壓計算模塊32和懸浮力繞組磁鏈觀測模型33 組成的無軸承永磁同步電機懸浮力繞組磁鏈觀測器30的原理圖及懸浮力估算模型34的 原理圖。
圖4是由兩個PID控制器43、 44、懸浮力繞組磁鏈觀測器30、懸浮力估算模型34、 力/磁鏈轉換模塊41和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM 42組成的無軸承永磁同步電機懸浮 力直接控制器40的原理圖。
圖5是由直接轉矩控制器20和懸浮力直接控制器40組成的無軸承永磁同步電機轉 矩和懸浮力直接控制器50的原理框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施方式是基于無軸承永磁同步電機樣機本體，將轉矩和懸浮力直接控 制系統(tǒng)等效為轉矩直接控制和懸浮力直接控制兩個子系統(tǒng)。對于轉矩直接控制子系統(tǒng)， 構造由兩個pi控制器、轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器、參考磁鏈生成模塊和空間矢量脈 寬調(diào)制模塊SVM組成的帶有轉速和轉矩雙閉環(huán)的直接轉矩控制系統(tǒng)，首先采用轉矩繞 組磁鏈和轉矩觀測器來獲取直接轉矩控制所需的轉矩繞組磁鏈和轉矩信息；然后將所觀 測的轉矩繞組實時磁鏈和轉矩信息應用于直接轉矩控制器，生成轉矩繞組控制電壓源逆 變器開關信號，驅動逆變器對轉矩繞組磁鏈和轉矩進行直接控制。對于懸浮力直接控制 子系統(tǒng)，構造由兩個pid控制器、懸浮力繞組磁鏈觀測器、懸浮力估算模型、力/磁鏈 轉換模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM組成的帶有轉子位移和懸浮力雙閉環(huán)的懸浮力 直接控制子系統(tǒng)，首先采用懸浮力繞組磁鏈觀測器來獲取懸浮力繞組磁鏈信息；然后由 懸浮力估算模型根據(jù)轉矩繞組和懸浮力繞組磁鏈在線計算出懸浮力；在此基礎上，由懸 浮力直接控制器直接生成懸浮力繞組控制電壓源逆變器開關信號，驅動逆變器對轉子徑 向懸浮力進行直接控制。由直接轉矩控制器和懸浮力直接控制器共同構成無軸承永磁同 步電機轉矩和懸浮力直接控制器，對電機轉矩和徑向懸浮力進行獨立控制。
具體的實施分以下5步
1. 對無軸承永磁同步電機構造轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器，如圖1所示。轉矩繞 組磁鏈和轉矩觀測器10由坐標變換11、轉矩繞組電壓計算模塊12、轉矩繞組磁鏈觀測 模型13和轉矩觀測模型14組成。轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器10的輸入為電機轉矩繞 組定子相電流z。、 /6、電壓源逆變器VSI15直流電壓ttc和開關狀態(tài)，輸出為轉矩繞組磁 鏈幅值^i和相位0、轉矩繞組合成氣隙磁鏈幅值^^和相位/z及轉矩7;。轉矩繞組磁鏈 幅值V^及相位0將用于參考磁鏈生成模塊，合成氣隙磁鏈幅值^d及相位川每用于轉子 徑向懸浮力估算，轉矩7;將作為轉矩閉環(huán)控制的反饋量。轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器 10將作為直接轉矩控制器的一個組成部分。
2. 形成直接轉矩控制器，如圖2所示。直接轉矩控制器20由兩個PI控制器(24、 25)、轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器10、參考磁鏈生成模塊21和空間矢量脈寬調(diào)制模塊 SVM 22組成。轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器10在線計算出轉矩繞組磁鏈幅值^i和相位^ 及電機轉矩re。首先轉速指令值6/和實時轉速w的比較差值經(jīng)PI控制器24調(diào)制后生成
轉矩指令值r/， r/與轉矩實時值re的比較差值，再經(jīng)pi控制器25調(diào)制后生成轉矩繞組磁鏈相位角增量AA然后參考磁鏈生成模塊21根據(jù)A5與轉矩繞組磁鏈幅值指令值 及實時磁鏈幅值^^和相位伊主成電壓指令值f^和C/p，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM 22調(diào)制后生成電壓源逆變器VSI15開關信息，驅動逆變器實現(xiàn)無軸承永磁同步電機直 接轉矩控制。
3. 對無軸承永磁同步電機構造懸浮力繞組磁鏈觀測器及懸浮力估算模型，如圖3 所示。懸浮力繞組磁鏈觀測器30由坐標變換31、懸浮力繞組電壓計算模塊32和懸浮力 繞組磁鏈觀測模型33組成。懸浮力繞組磁鏈觀測器30的輸入為電機懸浮力繞組定子相 電流/。、 /a、電壓源逆變器VSI35直流電壓^和開關狀態(tài)，輸出為懸浮力繞組磁鏈幅值 ^2及相位;i。磁鏈幅值^2及相位A將用于轉子徑向懸浮力估算。懸浮力估算模型34根
據(jù)無軸承電機轉子徑向懸浮力公式^^=，^^2￡:°3,(，_//、)在線計算出懸浮力F。、 F々，作
為懸浮力閉環(huán)控制的反饋量。懸浮力繞組磁鏈觀測器30及懸浮力估算模型34將作為懸 浮力直接控制器的組成部分。
4. 形成懸浮力直接控制器，如圖4所示。懸浮力直接控制器由兩個PID控制器(43、 44)、懸浮力繞組磁鏈觀測器30、懸浮力估算模型34、力/磁鏈轉換模塊41和空間矢量 脈寬調(diào)制模塊SVM42組成。懸浮力估算模型34計算出懸浮力靜止坐標分量尸 和FA。 首先轉子位置指令值Z和/分別與傳感器獲得的位移值jc和y的比較差值經(jīng)PID控制器 (43、 44)調(diào)制后生成懸浮力指令值iV和F/，然后iC和iV分別與i^和i^的比較差值
經(jīng)力/磁鏈轉換模塊41根據(jù)ff^-^fe。Wsin^f，^2j生成懸浮力繞組磁鏈增量，再
〔AJ l-s— COS/Z入化2^
經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM42調(diào)制后得到電壓源逆變器VSD5開關信息，驅動逆變 器35實現(xiàn)無軸承永磁同步電機懸浮力直接控制。
5. 形成無軸承永磁同步電機轉矩和懸浮力直接控制器，如圖5所示。由直接轉矩 控制器20和懸浮力直接控制器40共同構成?？筛鶕?jù)不同的控制要求采用不同的硬件或 軟件來實現(xiàn)。
根據(jù)以上所述，便可實現(xiàn)本發(fā)明。
權利要求
1、無軸承永磁同步電機的控制方法，包括下列步驟步驟1. 對無軸承永磁同步電機構造轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器(10)，獲取直接轉矩控制所需的無軸承永磁同步電機轉矩繞組磁鏈和轉矩信息；步驟2. 形成直接轉矩控制器(20)，直接轉矩控制器(20)生成無軸承永磁同步電機轉矩繞組控制電壓源逆變器VSI(15)開關信號，驅動逆變器對轉矩繞組磁鏈和轉矩進行直接控制；步驟3. 對無軸承永磁同步電機構造懸浮力繞組磁鏈觀測器(30)，以獲取懸浮力繞組磁鏈信息，由懸浮力估算模型(34)根據(jù)轉矩繞組和懸浮力繞組磁鏈及相位在線估算出懸浮力；步驟4. 形成懸浮力直接控制器(40)，由懸浮力直接控制器(40)直接生成懸浮力繞組控制電壓源逆變器VSI35開關信號，驅動逆變器對懸浮力繞組磁鏈和轉子徑向懸浮力進行直接控制；步驟5. 由直接轉矩控制器(20)和懸浮力直接控制器(40)共同構成無軸承永磁同步電機轉矩和懸浮力直接控制器(50)，對電機轉矩和徑向懸浮力分別進行直接控制，實現(xiàn)了轉矩和徑向懸浮力之間獨立控制。
2、 根據(jù)權利要求1所述的無軸承永磁同步電機的控制方法，其特征是，上述步驟1 中進一步包括采用坐標變換(ll)、轉矩繞組電壓計算模塊(12)、轉矩繞組磁鏈觀測模型 (13)和轉矩觀測模型(14)組成的轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器(IO)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的無軸承永磁同步電機的控制方法，其特征是，上述步驟2 中包括由兩個PI控制器(24、 25)、轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器(IO)、參考磁鏈生成模塊 (21)和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM(22)組成直接轉矩控制器(20);轉矩繞組磁鏈和轉矩 觀測器(10)在線計算出轉矩繞組磁鏈幅值v^和相位A合成氣隙磁鏈幅值v^i和相位// 及電機轉矩re，轉速指令值c/和實時轉速ffl的比較差值經(jīng)PI控制器(24)調(diào)制后生成轉矩 指令值T/， T/與轉矩實時值re的比較差值經(jīng)PI控制器(25)調(diào)制后生成轉矩繞組磁鏈相 位角增量么&參考磁鏈生成模塊(21)根據(jù)A^與轉矩繞組磁鏈幅值指令值^^及實時磁鏈 幅值^和相位姓成電壓指令值^/ 和W，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM(22)調(diào)制后 生成電壓源逆變器VSI(15)開關信號，驅動電壓源逆變器VSI(15)實現(xiàn)無軸承永磁同步電 機直接轉矩控制。
4、 根據(jù)權利要求l所述的無軸承永磁同步電機的控制方法，其特征是，上述步驟3 中進一步包括，采用坐標變換(31)、懸浮力繞組電壓計算模塊(32)和懸浮力繞組磁鏈觀測模型(33)組成懸浮力繞組磁鏈觀測器(30)。
5、 根據(jù)權利要求l所述的無軸承永磁同步電機的控制方法，其特征是，上述步驟4 中進一步包括，由兩個PID控制器(43、 44)、懸浮力繞組磁鏈觀測器(30)、懸浮力估算 模型(34)、力/磁鏈轉換模塊(41)和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM(42)組成懸浮力直接控制 器(40);所述的懸浮力繞組磁鏈觀測器(30)在線計算出懸浮力繞組磁鏈幅值^2和相位;i， 懸浮力估算(34)根據(jù)轉矩繞組氣隙磁鏈幅值^n和相位//及懸浮力繞組磁鏈幅值^2和相 位;i在線計算出懸浮力尸《和F^，首先轉子位置指令值Z和/分別與通過轉子徑向位移傳 感器獲得的轉子位移值x和少的比較差值分別經(jīng)PID控制器(43)和PID控制器(44)調(diào)制 后生成懸浮力指令值F/和F/，然后iV和F/分別與F"和&的比較差值經(jīng)力/磁鏈轉換 模塊(41)生成懸浮力繞組磁鏈增量，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM(42)調(diào)制后得到電 壓源逆變器VSI(35)開關信號，驅動電壓源逆變器VSI(35)實現(xiàn)無軸承永磁同步電機懸浮 力直接控制。
6、 無軸承永磁同步電機的控制器，其特征是，該控制器包括直接轉矩控制器和懸 浮力直接控制器；直接轉矩控制器用于生成無軸承永磁同步電機轉矩繞組控制電壓源逆變器開關信 號，驅動逆變器對轉矩繞組磁鏈和轉矩進行直接控制；懸浮力直接控制器直接生成懸浮力繞組控制電壓源逆變器開關信號，驅動逆變器對 懸浮力繞組磁鏈和轉子徑向懸浮力進行直接控制。
7、 根據(jù)權利要求6所述的無軸承永磁同步電機的控制器，其特征是，所述直接轉 矩控制器(20)進一步由兩個PI控制器(24、 25)、轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器(IO)、參考 磁鏈生成模塊(21)和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM(22)組成；轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器 (10訴于在線計算出轉矩繞組磁鏈幅值^和相位0及電機轉矩re;轉速指令值ft/和實時轉速w的比較差值經(jīng)pi控制器(24)調(diào)制后生成轉矩指令值r/， r/與轉矩實時值7;的比較差值，再經(jīng)PI控制器(25)調(diào)制后生成轉矩繞組磁鏈相位角增量么&然后參考磁 鏈生成模塊(21)根據(jù)A^與轉矩繞組磁鏈幅值指令值^r及實時磁鏈幅值^^和相位姓成 電壓指令值C4和C^，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM (22)調(diào)制后生成電壓源逆變 器VSI(150開關信息，驅動逆變器實現(xiàn)無軸承永磁同步電機直接轉矩控制。
8、 根據(jù)權利要求6所述的無軸承永磁同步電機的控制器，其特征是，所述懸浮力 直接控制器(40)由兩個PID控制器(43、 44)、懸浮力繞組磁鏈觀測器(30)、懸浮力 估算模型(34)、力/磁鏈轉換模塊(41)和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM (42)組成；懸浮力估算模型(34)用于計算出懸浮力靜止坐標分量Fa和i^;首先轉子位置指令值廣 和/分別與傳感器獲得的位移值x和y的比較差值經(jīng)PID控制器(43、 44)調(diào)制后生成 懸浮力指令值F/和F/，然后F/和F/分別與尸《和F-的比較差值經(jīng)力/磁鏈轉換模塊根據(jù)<formula>formula see original document page 4</formula>生成懸浮力繞組磁鏈增量，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM調(diào)制后得到電壓源逆變器VSI(35)的開關信息，驅動逆變器實現(xiàn)無軸承永磁同步電 機懸浮力直接控制。
9、 根據(jù)權利要求7所述的無軸承永磁同步電機的控制器，其特征是，所述轉矩繞 組磁鏈和轉矩觀測器(10)由坐標變換(11)、轉矩繞組電壓計算模塊(12)、轉矩繞組 磁鏈觀測模型(13)和轉矩觀測模型(14)組成；轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器(10)的 輸入為電機轉矩繞組定子相電流4、 /6、電壓源逆變器VSI (15)直流電壓&和逆變器 的開關狀態(tài)，輸出為轉矩繞組磁鏈幅值^i和相位^ 、轉矩繞組合成氣隙磁鏈幅值V^ 和相位//及轉矩re;磁鏈幅值^i及相位^將用于參考磁鏈生成模塊，氣隙磁鏈幅值^,及相位//將用于轉子徑向懸浮力估算，轉矩7;將作為轉矩閉環(huán)控制的反饋量。
10、 根據(jù)權利要求8所述的無軸承永磁同步電機的控制器，其特征是，所述懸浮力 繞組磁鏈觀測器(30)由坐標變換(31)、懸浮力繞組電壓計算模塊(32)和懸浮力繞 組磁鏈觀測模型(33)組成；懸浮力繞組磁鏈觀測器(30)的輸入為電機懸浮力繞組定 子相電流/。、 /6、電壓源逆變器VSI (35)直流電壓&和逆變器的開關狀態(tài)，輸出為懸 浮力繞組磁鏈幅值^2及相位義；磁鏈幅值^2及相位;i將用于轉子徑向懸浮力估算；懸浮 力估算模型(33)根據(jù)無軸承電機轉子徑向懸浮力公式在線計算出懸浮力i^、 7>作為 懸浮力閉環(huán)控制的反饋量。
全文摘要
無軸承永磁同步電機的控制器和控制方法，控制方法包括直接轉矩控制器通過轉矩繞組磁鏈和轉矩觀測器計算出磁鏈和轉矩，構造轉速和轉矩雙閉環(huán)，轉速和轉矩的指令值和實時值的比較差值經(jīng)雙PI調(diào)制生成磁鏈相位角增量，然后由參考磁鏈生成模塊和SVM調(diào)制得到電壓源逆變器開關信號；懸浮力直接控制器通過懸浮力繞組磁鏈觀測器計算出磁鏈，構造轉子位移和懸浮力雙閉環(huán)，轉子位移比較差值經(jīng)PID調(diào)制生成懸浮力指令值，然后與其實時值的比較差值經(jīng)力/磁鏈轉換模塊和SVM調(diào)制后得到電壓源逆變器開關信號；由直接轉矩控制器和懸浮力直接控制器形成轉矩和懸浮力直接控制器，對無軸承永磁同步電機進行控制，該控制方法簡單且效果優(yōu)良。
文檔編號H02P27/04GK101425775SQ20081024361
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權日2008年12月2日
發(fā)明者朱熀秋, 耳 譚 申請人:江蘇大學