[发明专利]无轴承永磁同步电机神经网络带通滤波器振动补偿控制器

说明书

本发明公开一种无轴承永磁同步电机神经网络带通滤波器振动补偿控制器，由位移控制器和转速控制器组成，位移控制器包括振动力补偿控制模块和死区振动补偿模块；振动力补偿控制模块以实际位移与转子机械角度作为输入，输出对应的振动补偿力，由第一神经网络带通滤波器、第二神经网络带通滤波器和第三PID控制器、第四PID控制器组成；死区振动补偿模块以转子电角度与交直轴电流实际电流作为输入，输出交直轴补偿电压，由直轴方向的第三神经网络带通滤波器、交轴方向的第四神经网络带通滤波器以及第六PI控制器、第七PI控制器组成；本发明不仅对偏心问题造成的振动进行分析补偿，还对死区效应造成的振动进行补偿控制，使悬浮控制精度得到有效提高。

技术领域

本发明属于无轴承电机控制领域，涉及无轴承永磁同步电机死区补偿控制与转子偏心控制技术，用于对无轴承永磁同步电机的振动进行补偿控制。

背景技术

无轴承永磁同步电机是一种高转速，高精度及无需润滑的新型特种电机，在航天航空、化工制造、半导体工业及其他需要特殊环境的领域中具有越来越广泛的应用前景。无轴承永磁同步电机作为旋转驱动电机，由于材质不均、加工误差以及装配误差等问题，不可避免会存在一定程度的转子质量偏心，在旋转时产生于转速同频的离心激振力。同时，在无轴承永磁同步电机控制过程中，必须设置死区时间来避免逆变器上下桥臂短路，而死区时间的引入使电流谐波增加，进一步增大了不平衡力的幅值，导致转子不平衡振动，影响转子的悬浮控制精度。

关于无轴承永磁同步电机的转子不平衡振动控制，现有技术大多是对转子质量偏心造成的不平衡振动进行补偿控制，而对由死区效应引起的不平衡振动却鲜有提及。中国专利公开号为CN104659990A的文献公开了无轴承电机的自适应滤波不平衡振动位移提取方法，为无轴承电机振动补偿控制的首要条件做出铺垫。中国专利公开号为CN105048913A的文献公开了一种基于电流补偿的无轴承异步电机不平衡振动控制系统，通过调节补偿电流实现悬浮振动补偿控制。但是，这些方案中对无轴承电机的振动补偿控制主要以偏心造成的振动情况进行检测与补偿，而对死区效应造成的振动却尚未提及。为提高无轴承永磁同步电机不平衡振动位移控制的精度，不仅需要对由转子质量偏心造成的转子偏心位移进行补偿，还需对死区效应造成的转子不平衡振动进行补偿，这是实现高精度无轴承永磁同步电机控制的重中之重。

发明内容

本发明的目的是提供一种无轴承永磁同步电机神经网络带通滤波器振动补偿控制器,能抑制无轴承永磁同步电机振动的振动补偿，以解决现有无轴承永磁同步电机在振动补偿控制中只对转子质量偏心进行振动补偿，而忽视死区效应引起的振动问题，从而实现电机转子的稳定悬浮及高效运行，并提高电机控制精度，更好地应用于电气传动系统。

本发明提供的无轴承永磁同步电机神经网络带通滤波器振动补偿控制器所采用的技术方案是：其由位移控制器和转速控制器组成，所述的位移控制器包括振动力补偿控制模块和死区振动补偿模块；

所述的振动力补偿控制模块以x，y方向上的实际位移x，y与转子机械角度θ_m作为输入，输出对应的振动补偿力F_xh，F_yh，由第一神经网络带通滤波器、第二神经网络带通滤波器和第三PID控制器、第四PID控制器组成；所述的第一神经网络带通滤波器以x方向上的实际位移x与转子机械角度θ_m作为输入，输出振动位移以0作为给定值与振动位移作差并将该差值作为第三PID控制器的输入，第三PID控制器输出振动补偿力F_xh；第二神经网络带通滤波器以y方向上的实际位移y与转子机械角度θ_m作为输入，输出振动位移以0作为给定值与振动位移作差并将该差值作为第四PID控制器的输入，第四PID控制器输出振动补偿力F_yh；所述的振动补偿力F_xh与悬浮绕组x方向的力的给定值F_x求和后输入给力电流转换模块；所述的振动补偿力F_yh与悬浮绕组y方向的力的给定值F_y求和后输入给力电流转换模块，电流转换模块获得交直轴电流给定值和