[发明专利]六相逆变器供电的无轴承磁通切换电机驱动方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电机控制领域，具体涉及一种六相逆变器供电的无轴承磁通切换电机驱动方法及系统。

背景技术

传统的永磁同步电机采用转子永磁结构，永磁体处于定子内腔中。由于定子内腔的温度通常较高，且温度不易散发，导致永磁体具有温升退磁的风险。为此，学者们提出了定子永磁型磁通切换电机，其永磁体处于定子上，永磁体的温度易于散发，有效降低了永磁温升退磁的风险。

机械轴承支撑的定子永磁型磁通切换电机具有轴承的机械磨损，导致该种电机在大容量、高速、清洁、高可靠性等领域应用受限，而把无轴承技术应用于定子永磁型磁通切换电机上，构成新型的无轴承磁通切换电机，可以有效地拓展了定子永磁型磁通切换电机的应用范围。

通常，为了实现转子沿切向旋转运行，需要在定子上嵌入一套控制转子切向旋转的转矩绕组；同时，为了实现转子沿径向悬浮运行，需要在定子上同时嵌入一套控制转子径向悬浮的悬浮绕组。从减少三次谐波对电机运行的不利影响，通常采用三相星型连接转矩绕组和三相星型连接悬浮绕组。从控制三相转矩绕组电流和三相悬浮绕组电流角度，可以分别采用一个三相逆变器供电。但三相逆变器供电三相绕组的驱动系统在逆变桥或绕组故障后，在不改变接线情况下驱动系统无法运行，从而降低了系统运行的可靠性。

发明内容

为了解决现有技术的不足之处，本发明提出一种六相逆变器供电的无轴承磁通切换电机驱动策略，目的是提高无轴承磁通切换电机运行的可靠性，简化绕组的供电结构。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种六相逆变器供电的无轴承磁通切换电机驱动方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：把mαmβ静止坐标系中转矩电流给定分量送给2/3静止坐标变换，输出六相绕组中mA、mC、mE电流给定S2：把sαsβ静止坐标系中悬浮电流给定分量送给2/3静止坐标变换环节，输出控制转子径向悬浮的三相悬浮电流给定分量S3：把控制转子切向旋转的转矩电流给定分量和控制转子径向悬浮的悬浮电流给定分量同时送给六相电流给定计算环节，输出六相电流给定值其计算公式如下：S4：利用电流检测电路检测六相转矩绕组电流i_mA、i_mB、i_mC、i_mD、i_mE、i_mF；S5：根据六相转矩绕组电流给定及反馈值i_mA、i_mB、i_mC、i_mD、i_mE、i_mF，计算六相电流控制误差e_mA、e_mB、e_mC、e_mD、e_mE、e_mF，其电流控制误差计算公式如下：

S6：把六相电流控制误差e_mA、e_mB、e_mC、e_mD、e_mE、e_mF送给电流控制器，电流控制器输出值直接控制六相逆变器中功率管开关动作，实现实际六相转矩绕组电流跟踪其给定值，从而实现转子切向旋转与径向悬浮运行。

本发明还提供一种六相逆变器供电的无轴承磁通切换电机驱动系统，其特征在于：包括整流电路、滤波电容、六相逆变器、无轴承磁通切换电机、绕组电流采集电路、x偏移检测电路、y偏移检测电路、转子位置角检测电路、隔离驱动及中央控制器；交流电压经整流电路、滤波电容与六相逆变器一输入连接；中央控制器控制信号经隔离驱动与六相逆变器另一输入连接；六相逆变器输出与无轴承磁通切换电机连接；绕组电流采集电路、x偏移检测电路、y偏移检测电路、转子位置角检测电路分别对无轴承磁通切换电机的绕组电流、x偏移、y偏移、转子位置角进行采集，并将采集后的信号传送至中央控制器。

本发明同现有无轴承电机驱动控制系统相比较，具有如下优点：1)采用六相逆变器同时提供控制转子切向旋转的转矩电流分量和径向悬浮的悬浮电流分量，简化了逆变器控制；2)采用多相逆变器供电后，允许驱动系统在缺相情况下容错运行，从而提高了转子悬浮运行的可靠性；3)尽管采用六相变换器供电，但电机中仍然具有转矩控制和悬浮控制的两套绕组，所以转矩控制和悬浮控制相互解耦，转子悬浮运行更加稳定；4)由于永磁体位于定子上，可以有效避免永磁体因温升引起的永久性退磁的风险。

附图说明

图1为本发明研究的无轴承磁通切换电机。