[发明专利]一种集中绕组无轴承交替极电机的减小悬浮力脉动的方法

说明书

本发明涉及一种集中绕组无轴承交替极电机的减小悬浮力脉动的方法，属于电机控制技术领域。该方法采用的控制系统包括母线电压源、全桥变换器、集中式绕组无轴承交替极永磁电机、第一位移传感器、第二位移传感器和变频器。本发明对悬浮绕组电流采用两套不同坐标变换，并将两套不同坐标变换后的悬浮电流进行重构，在不增加悬浮绕组套数的前提下，减小了悬浮绕组电流磁势的谐波，从而减小了悬浮力的脉动。

技术领域

本发明涉及一种集中绕组无轴承交替极电机的减小悬浮力脉动的方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

传统的无轴承电机，其悬浮力与转子位置耦合，控制复杂。无轴承交替极永磁电机可以实现悬浮力与转子位置解耦，降低了控制难度。

传统的无轴承交替极永磁电机的绕组结构采用分布式，端部空间浪费严重，端部铜耗较大。采用集中式绕组可以减少端部长度，减少电枢铜耗，便于微型化以及工程加工，并提高容错性能，便于实现电机的模块化。

然而，集中式绕组结构的电枢磁场谐波含量大，导致较大的悬浮脉动。为减小悬浮力脉动，文献“Reduction of force interference and performance improvement of aconsequent-pole bearingless motor[J].Precision Engineering,2012,36(1):10-18.(无轴承交替极电机的干扰力抑制与性能改善[J]。精密工程，2012，36(1):10-18。”)和“无轴承交替极永磁电机集中式悬浮绕组结构及其优化设计方法，电工技术学报，2015，30(18)：104-111。”提出了加入一套辅助悬浮绕组的方法。

上述方法虽然可以减小悬浮力脉动，但是加入了辅助悬浮绕组，空间要求增加，绕组结构复杂，不易实现容错控制和模块化，这与由分布式绕组改为集中式绕组结构的初衷相违背。

因此，如何在不增加电机绕组套数、不增加电机复杂性的前提下减小集中式绕组无轴承交替极永磁电机的悬浮力脉动是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决了现有技术中集中式绕组无轴承交替极永磁电机的悬浮力脉动较大的问题，本发明提出了一种集中绕组无轴承交替极电机的减小悬浮力脉动的方法。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种集中绕组无轴承交替极电机的减小悬浮力脉动的方法，所述该方法采用的控制系统包括母线电压源、全桥变换器、集中式绕组无轴承交替极永磁电机、第一位移传感器、第二位移传感器和变频器，所述第一位移传感器和第二位移传感器分别与集中式绕组无轴承交替极永磁电机连接，所述变频器的三个输出端与集中式绕组无轴承交替极永磁电机的转矩绕组的三个输入端相连，所述母线电压源并联在所述全桥变换器的母线两端，所述全桥变换器有6相，全桥变换器第1相的两个桥臂中点分别与集中式绕组无轴承交替极永磁电机第1相悬浮绕组的两端相连，全桥变换器第2相的两个桥臂中点分别与集中式绕组无轴承交替极永磁电机第2相悬浮绕组的两端相连，全桥变换器第3相的两个桥臂中点分别与集中式绕组无轴承交替极永磁电机第3相悬浮绕组的两端相连，全桥变换器第4相的两个桥臂中点分别与集中式绕组无轴承交替极永磁电机第4相悬浮绕组的两端相连，全桥变换器第5相的两个桥臂中点分别与集中式绕组无轴承交替极永磁电机第5相悬浮绕组的两端相连，全桥变换器第6相的两个桥臂中点分别与集中式绕组无轴承交替极永磁电机第6相悬浮绕组的两端相连，每相悬浮绕组串联一个电流传感器；

该方法采用基于两组坐标变换和悬浮电流重构的控制，其步骤如下：

步骤1：利用第一位移传感器获得集中式绕组无轴承交替极永磁电机的x轴方向上的位移实际值x，利用第二位移传感器获得集中式绕组无轴承交替极永磁电机的y轴方向上的位移实际值y；