[发明专利]飞轮转子的位置检测方法和装置

说明书

本发明提供了一种飞轮转子的位置检测方法和装置，该方法应用于磁轴承的控制系统；磁轴承绕组磁极上预先安装多个传感器线圈；通过连接有该传感器线圈的多个位置测量电路，获取当前时刻磁轴承中飞轮转子在同一径向的多个径向位置信息，以及在同一轴向的多个轴向位置信息；基于多个径向位置信息和多个轴向位置信息，确定飞轮转子的径向位置信息和轴向位置信息。该方式中，在磁轴承绕组磁极上安装多个传感器线圈，通过多个测量电路获取飞轮转子在同一时刻同一方向的多个位置信息，减小了系统的体积和重量，进而降低了成本；另外，通过多个位置信息确定飞轮转子的最终位置信息，提高了磁悬浮控制系统的稳定性和可靠性，进而提高了位置检测的精度。

技术领域

本发明涉及磁轴承技术领域，尤其是涉及一种飞轮转子的位置检测方法和装置。

背景技术

磁轴承具有无机械摩擦和磨损、不需要润滑和维护、允许飞轮转子高速旋转等优点，特别适用于飞轮飞轮转子的支撑系统中。为了保证全磁轴承系统可以实现五自由度全悬浮，控制系统需要确定飞轮飞轮转子的位置信息，包括径向和轴向的位置信息。相关技术中，通过在飞轮转子上安装位置传感器，或者通过无传感器控制技术，确定飞轮转子的位置信息。但是，安装位置传感器会使磁轴承的轴向尺寸变大，不利于整体结构的优化设计，且位置传感器受磁轴承的结构限制，不能安装在与飞轮转子位移同步的位置，导致测量位移与飞轮转子位移不同，影响位置测量的精度。另外，无传感器控制技术，通常根据电磁铁线圈上的电流或电压信号确定飞轮转子的位置信息，该方式会产生较大电流纹波，同时抗干扰能力差，导致控制系统的稳定性可靠性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种飞轮转子的位置检测方法和装置，以提高磁悬浮控制系统稳定性和可靠性，同时提高检测精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种飞轮转子的位置检测方法，方法应用于磁轴承的控制系统；磁轴承的径向磁轴承绕组磁极上预先安装有多个径向传感器线圈；磁轴承的轴向磁轴承绕组磁极上预先安装有多个轴向传感器线圈；磁轴承预先设置有多个位置测量电路；位置测量电路中连接有多个径向传感器线圈或多个轴向传感器线圈；方法包括：通过多个位置测量电路，获取当前时刻磁轴承的飞轮转子在同一径向的多个径向位置信息，以及当前时刻磁轴承中飞轮转子在同一轴向的多个轴向位置信息；基于多个径向位置信息，确定飞轮转子的径向位置信息；基于多个轴向位置信息，确定飞轮转子的轴向位置信息。

进一步的，多个位置测量电路包括：第一径向位置测量电路；第一径向位置测量电路中连接有两个或四个第一径向传感器线圈；两个第一径向传感器线圈包括：第一径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈，以及与第一径向磁轴承绕组磁极对称的径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈；第一径向磁轴承绕组磁极为磁轴承中任意一组铁芯中的任意一个径向磁轴承绕组磁极；四个第一径向传感器线圈包括：第一径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈和第二径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈并联或串联的径向传感器线圈，以及与第一径向磁轴承绕组磁极对称的径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈和与第二径向磁轴承绕组磁极对称的径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈并联或者串联的径向传感器线圈；第一径向磁轴承绕组磁极和第二径向磁轴承绕组磁极共用同一组铁芯；通过多个位置测量电路，获取当前时刻磁轴承中飞轮转子在同一径向的多个径向位置信息的步骤，包括：通过第一径向位置测量电路，获取当前时刻磁轴承中飞轮转子在同一径向的第一径向位置信息。

进一步的，多个位置测量电路包括：第二径向位置测量电路；第二径向位置测量电路中连接有四个第二径向传感器线圈；四个第二径向传感器线圈包括：第一径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈、第二径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈、与第一径向磁轴承绕组磁极对称的径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈、以及与第二径向磁轴承绕组磁极对称的径向磁轴承绕组磁极中的一个径向传感器线圈；第一径向传感器线圈与第二径向传感器线圈不同；通过多个位置测量电路，获取当前时刻磁轴承中飞轮转子在同一径向的多个径向位置信息的步骤，还包括：通过第二径向位置测量电路，获取当前时刻磁轴承中飞轮转子在同一径向的第二径向位置信息；其中，同一径向包括相互垂直的X轴和/或Y轴的方向。