[发明专利]一种BSRM平均转矩瞬时悬浮力控制期望电流计算方法

说明书

本发明公开了一种BSRM平均转矩瞬时悬浮力控制期望电流计算方法，包括：根据所期望平均转矩和期望瞬时悬浮力，选择主绕组和悬浮力绕组电流波形控制方式及其电流导通区间，推导平均转矩计算公式，计算主绕组关断角和所需的主绕组方波期望电流、悬浮力绕组瞬时期望电流。本发明生成的期望电流可实现BSRM平均转矩和瞬时悬浮力的控制目标，不仅有利于重载调速运行及悬浮控制，而且适用于空载运行及悬浮控制要求，解决了转矩和悬浮力的不匹配问题。

技术领域

本发明涉及无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor,BSRM)技术领域，尤其涉及一种BSRM平均转矩瞬时悬浮力控制期望电流计算方法。

背景技术

无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor,BSRM)是发展迅速的磁悬浮技术与开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的结合，兼有结构简单坚固、成本低、调速范围宽、运行可靠性高和允许转速高、摩擦功耗小、无需润滑和寿命长等优点，在高速、超高速运行场合具有突出优势，是高速电机研究领域的热点之一。

随着BSRM的转速不断升高，可采用平均转矩控制策略，而为了保证高精度的稳定悬浮控制目标，采用瞬时悬浮力控制策略。由于BSRM是一个复杂的非线性、强耦合系统，其转矩和悬浮力与主绕组电流、悬浮力绕组电流、转角和电机参数均有关联。因此，BSRM控制方法研究的关键在于根据期望平均转矩和瞬时悬浮力，确定主绕组电流、悬浮力绕组电流及其导通区间。

主绕组和悬浮力绕组开通角固定，有利于重负载运行调速控制及稳定的悬浮控制；当期望平均转矩T_av^*较小，而期望瞬时悬浮力F₁^*(θ)或F₂^*(θ)较大时，即空载悬浮控制时，若存在转矩和悬浮力的不匹配问题，则需要将主绕组电流延迟关断，以解决转矩和悬浮力的不匹配问题，使BSRM适用于不同工况控制要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种BSRM平均转矩瞬时悬浮力控制期望电流计算方法，解决现有技术中转矩和悬浮力不匹配的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种BSRM平均转矩瞬时悬浮力控制期望电流计算方法，包括如下步骤：

(1)根据期望平均转矩，选择主绕组和悬浮力绕组的电流波形控制方式及其电流导通区间；

(2)根据主绕组和悬浮力绕组的电流波形控制方式及其电流导通区间，推导平均转矩T_av的计算公式，确定主绕组转矩系数G_tm、悬浮力绕组转矩系数G_ts、主绕组延迟关断转矩系数G_tmd(θ_offm)；其中：θ_offm为主绕组关断角；

(3)根据期望平均转矩和绕组开通时刻的期望悬浮力，结合步骤(2)确定的参数计算主绕组关断角θ_offm和主绕组方波期望电流i_m；

(4)根据水平及垂直方向上的期望瞬时悬浮力、悬浮力系数K₁(θ)、悬浮力耦合系数K₂(θ)、转子齿极偏离定子齿极角度θ和主绕组方波期望电流i_m，计算水平及垂直方向上的悬浮力绕组瞬时期望电流i_s1(θ)、i_s2(θ)。

优选的，主绕组电流采用方波电流控制方式，悬浮力绕组电流采用瞬时电流控制方式。

优选的，所述电流导通区间的选择方法如下：