[发明专利]基于改进电压模型法的无轴承异步电机转子位移自检测方法及控制系统

摘要

本发明公开了基于改进电压模型法的无轴承异步电机转子位移自检测方法及控制系统，属于电气传动中的稳定控制领域。本方法在无轴承异步电机电压模型法的基础上，采用低通滤波器代替电压模型中的纯积分环节，进而利用电机电感矩阵和转子径向位移之间的关系，设计出转子位移估计器，从而实现转子位移的准确辨识。本发明能够有效检测出转子的径向位移，避免了传统机械式位移传感器的安装对无轴承异步电机高速运行带来的负面影响。采用基于改进电压模型法的无轴承异步电机转子位移自检测方法具有不依赖电机的各种非理想特性、不易引入其他谐波信号、构造简单等优点，便于工程实现。

主权项

基于改进电压模型法的无轴承异步电机转子位移自检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，求无轴承异步电机径向悬浮力绕组由转子质心偏移产生的磁链差ψ″2α、ψ″2β：S1.1，在两相静止α‑β坐标系中，电机电感矩阵方程为：ψ1αψ1βψ2αψ2β=L10M·x-M·y0L1M·yM·xM·xM·yL20-M·yM·x0L2i1αi1βi2αi2β;]]>式中，ψ1α、ψ1β分别表示转矩绕组磁链在α、β轴上的分量，ψ2α、ψ2β分别表示径向悬浮力绕组磁链在α、β轴上的分量，L1、L2分别为转矩绕组、悬浮力绕组的自感，M为转矩绕组和径向悬浮力绕组之间的互感系数，x、y分别为转子在x轴、y轴上的偏移量，i1α、i1β分别表示转矩绕组电流在α、β轴上的分量，i2α、i2β分别表示径向悬浮力绕组电流在α、β轴上的分量；S1.2，当转子质心不发生偏移时，电机电感矩阵方程中的x、y为零，此时悬浮力绕组磁链为：S1.3，若转子质心产生偏移，此时悬浮力绕组磁链为：S1.4，由转子质心偏移而产生的磁链差ψ″2α、ψ″2β为：ψ2α′′=ψ2α′-ψ2α=M·x·i1α+M·y·i1βψ2β′′=ψ2β′-ψ2β=-M·y·i1α+M·x·i1β;]]>S2，辨识悬浮力绕组磁链：S2.1，在两相静止α‑β坐标系下，以悬浮力绕组定子磁链为状态变量的数学模型为：ddtψs2α=us2α-Rs2·is2αddtψs2β=us2β-Rs2·is2β;]]>式中，ψs2α、ψs2β分别表示径向悬浮力定子绕组磁链在α、β轴上的分量，us2α、us2β分别表示径向悬浮力定子绕组电压在α、β轴上的分量，Rs2表示径向悬浮力定子绕组电阻，is2α、is2β分别表示径向悬浮力定子绕组电流在α、β轴上的分量；S2.2，以悬浮力绕组定子磁链为状态变量的数学模型变形为：S2.3，采用低通滤波器代替S2.2模型中的纯积分环节，提高辨识精度；S3，得到转子径向自检测位移：由转子质心偏移而产生的磁链差ψ″2α、ψ″2β的表达式，可得转子径向位移为：x=i1α·ψ2α′′-i1β·ψ2β′′-M(i1α2+i1β2)y=i1β·ψ2α′′+i1α·ψ2β′′M(i1α2+i1β2).]]>