[发明专利]无轴承同步磁阻电机解耦控制系统及其构造方法

权利要求书

1.一种无轴承同步磁阻电机解耦控制系统，其特征是，包括扩展的闭环调节器、磁场定向解耦模型和两个扩展的SVPWM逆变器，其中：

扩展的闭环调节器由闭环调节器和一个单边磁拉力补偿模型组成；闭环调节器以转子两轴方向上的给定位移、检测位移、给定转速和检测转速为输入信号，输出转矩给定值和两个混合悬浮力分量；单边磁拉力补偿模型以转子两轴方向上的检测位移为输入信号，输出两个磁拉力补偿量；两个混合悬浮力分量与两个磁拉力补偿量相加求和，之后输出两个悬浮力分量的给定值，作为磁场定向解耦模型的输入信号；

磁场定向解耦模型由一个转矩控制模型和一个悬浮力/电流调制器组成；其中转矩控制模型以电磁转矩给定值、气隙磁链给定值和电机转矩绕绕组的三相检测电流值为输入信号，输出转矩绕组的两相定子电流参考值到其中一个扩展的SVPWM逆变器中；悬浮力/电流调制器以磁链给定值和扩展的闭环调节器输出的两个悬浮力分量为输入信号，输出悬浮绕组的两相定子电流参考值到另一个SVPWM逆变器中；

两个扩展的SVPWM逆变器分别用于向被控电机的转矩绕组和悬浮绕组供电；每个扩展的SVPWM逆变器由一个SVPWM逆变器、一个Park逆变换、一个Clark变换、一个积分器和两个PI调节器组成；其中积分器以电机转速检测值为输入信号，其输出信号同时作为Park逆变换和Clark变换的输入信号；同步旋转坐标下转矩绕组或悬浮绕组的两相电流给定值经Park逆变换后的输出信号，与转矩绕组或悬浮绕组的三相电流检测值经Clark变换后的输出信号相减求差，其结果作为PI调节器的输入信号，PI调节器输出两相电压参考值至SVPWM逆变器，然后由SVPWM逆变器向被控电机的转矩绕组或悬浮绕组供电，从而分别实现被控电机的转速调节和悬浮控制。

2.根据权利要求1所述的无轴承同步磁阻电机解耦控制装置，其特征是，扩展的闭环调节器中的闭环调节器包括1个转速调节器和2个悬浮力调节器，其中转速调节器以转子的给定转速与检测转速之间偏差为输入信号，输出转矩给定值至磁场定向解耦模型中；2个悬浮力调节器分别以转子两轴方向上的给定位移与检测位移的偏差作为输入信号，分别输出一个混合悬浮力分量。

3.根据权利要求1所述的无轴承同步磁阻电机解耦控制装置，其特征是，系统的具体实现为，包括数字信号微处理器DSP、SVPWM逆变器、位移传感器、电流传感器和光电解码器；闭环调节器、SVPWM逆变器的控制、单边磁拉力补偿模型以及磁场定向解耦模型皆由数字信号微处理器DSP通过编程实现；

数字信号微处理器DSP中包括正交编码脉冲QEP、模/数转换器ADC和2个事件管理器；

电流传感器分别检测转矩绕组和悬浮绕组的三相电流输入到DSP中，以实现对SVPWM逆变器的控制；光电编码器检测电机转速，并送入DSP中的正交编码脉冲接口QEP，以获取用于实现坐标变换的转子位置角；位移传感器和电流传感器将检测到的位移和电流分别送入DSP中的模/数转换ADC单元，在DSP中由软件实现气隙磁场定向解耦控制、单边磁拉力补偿控制和闭环调节器控制；DSP中的两个事件管理器EVA和EVB单元发出PWM驱动波形，分别被送入两个SVPWM逆变器，由两个SVPWM逆变器分别向被控电机悬浮绕组和转矩绕组提供所需的三相电压。

4.根据权利要求3所述的无轴承同步磁阻电机解耦控制装置，其特征是，数字信号微处理器DSP还包括用于捕获故障信号故障中断输入引脚和当捕获到故障信号则DSP立即封锁PWM波形的输出，从而保护逆变器和被控电机。