[发明专利]一种基于永磁同步电机矢量控制的机电惯容器

说明书

本发明提供一种基于永磁同步电机矢量控制的机电惯容器，包括直线‑旋转转换装置、能量转换装置以及外部电路模块；所述直线‑旋转转换装置用于将直线运动转换成旋转运动；所述能量转换装置用于获取感应电动势；所述外部电路模块用于吸收能量，增大惯容器的惯质。本发明提出了一种与之相适应的基于位置反馈的电力电子变流器矢量控制策略对其进行控制。通过电力电子变流器配合永磁同步电机，使其在工作时既有传统直流电机的线性特性，又有永磁同步电机功率密度高、经久耐用等特点，并且可调参数多，实现了惯质的大范围调节。

技术领域

本发明涉及结构减振器件技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于永磁同步电机矢量控制的机电惯容器。

背景技术

在结构减振领域，质量、刚度、阻尼是减振系统三个重要的特征参数，任何被动减振系统根据工况可以合理地设计这三者的数值来实现最优的减振效果，而且长期以来质量这一参数都只能通过具有真实质量的装置来实现。因此，在保持减振效果的前提下，缩小减振装置的质量成为新的发展方向。惯容器能够以其较大的惯质和较高的“惯质—质量比”使元件小型化轻量化，改善了质量这一参数只能由真实质量提供的情况，在大型减振结构中降低成本，在小型悬挂中则可以有效弥补参数缺失以提高悬挂的性能以及鲁棒性。

目前惯容器大部分为机械结构，只能通过调整机械结构来增大“惯质—质量比”，会受到自身机械结构的约束。基于此，提出了一种机电式惯容器，通过机械网络传递函数与电网络传递函数对比的方式，得到机电式惯容器负载配置的形式。但由于直流电机寿命短、维护量大、功率密度低、可调参数有限等不足，限制了基于直流电机的机电式惯容器的进一步发展。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于永磁同步电机矢量控制的机电惯容器。本发明提出了一种与之相适应的基于位置反馈的电力电子变流器矢量控制策略对其进行控制。通过电力电子变流器配合永磁同步电机，使其在工作时既有传统直流电机的线性特性，又有永磁同步电机功率密度高、经久耐用等特点，并且可调参数多，实现了惯质的大范围调节。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于永磁同步电机矢量控制的机电惯容器，包括直线-旋转转换装置、能量转换装置以及外部电路模块；

所述直线-旋转转换装置用于将直线运动转换成旋转运动；

所述能量转换装置用于获取感应电动势；

所述外部电路模块用于吸收能量，增大惯容器的惯质。

进一步地，所述直线-旋转转换装置包括滚珠丝杠、螺母，所述螺母与滚珠丝杠螺纹连接。

进一步地，所述能量转换装置为永磁同步电机，包括转子永磁体、定子线圈，所述定子线圈一端星形连接或者角形连接，另一端通过第二端口接出，与外部电路模块相连接；所述转子永磁体连接所述滚珠丝杠一端，所述定子线圈设置在转子永磁体上；

进一步地，所述外部电路模块包括电性连接的能量回馈电路和三相电压源型变换器以及主电容；能量回馈电路与三相电压源型变换器以及主电容之间并联连接。

进一步地，所述能量转换装置还包括一位置编码器，位置编码器设置在所述转子永磁体的转轴上，用于检测转子永磁体的位置，根据转子永磁体的位置控制所述外部电路模块。

进一步地，当作用力作用到螺母上时，推动所述螺母相对所述滚珠丝杠做直线运动，所述滚珠丝杠将所述螺母的直线运动转换为所述滚珠丝杠的旋转运动，所述滚珠丝杠带动转子永磁体旋转，所述转子永磁体旋转时依次切割定子线圈，所述定子线圈与所述三相电压源型变换器连接，所述位置编码器检测转子位置，根据转子位置控制三相电压源型变换器各桥臂开通与关断以实现电机的控制。