[发明专利]一种12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机的直接转矩与直接悬浮力控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机的直接转矩与直接悬浮力控制方法，属于无轴承开关磁阻电机的控制方法领域。

背景技术：

传统的无轴承开关磁阻电机可分为双绕组结构和单绕组结构。双绕组无轴承开关磁阻电机是在原来普通开关磁阻电机的定子上额外的增加一套悬浮绕组，通过合理的控制这两套绕组的电流，使其电机具有自悬浮的功能，以便实现高速运行；而单绕组无轴承开关磁阻电机在结构上与普通开关磁阻电机类似，区别在于每个定子齿上的绕组均相互独立，通过合理地独立控制每个绕组的电流，实现电机的自悬浮功能和高速旋转。

无论双绕组无轴承开关磁阻电机还是单绕组无轴承开关磁阻电机，转矩与悬浮力之间都存在着强耦合的关系，通过建立数学模型和设计相应的控制策略，来实现其旋转和悬浮。对于具体的转矩和悬浮力控制方法，目前均采用电流跟踪斩波控制。控制策略过多地依赖于精确数学模型和复杂的电机参数，使得控制系统过于复杂，且动态响应速度较慢，转矩和悬浮力脉动较大，限制了无轴承电机的高速运行性能。

发明内容：

本发明提供一种12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机的直接转矩与直接悬浮力控制方法，通过对转矩和悬浮力的直接控制，以期降低转矩脉动和悬浮力脉动，从而提高系统的控制精度和响应速度。

本发明采用如下技术方案：一种12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机的直接转矩与直接悬浮力控制方法，所述12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机为3相12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机，其由12个齿极的定子和8个齿极的转子组成，包括由A1-A4四个绕组组成的A相，由B1-B4四个绕组组成的B相，由C1-C4四个绕组组成的C相，每相的四个绕组独立控制，所述控制方法包括

1）A相磁链由A相的四个绕组匝得的磁链合成：

ψ_A=ψ_A1+ψ_A2+ψ_A3+ψ_A4      （1）

同理可得B相和C相的磁链；

2）在空间坐标系中，将角度互差120°的三相磁链合成变换到αβ坐标系上，在αβ坐标系下，求得合成磁链的幅值和相位：

ψ_α＝ψ_A-ψ_Bcos60°-ψ_Ccos60°      （2）

ψ_β＝ψ_Bsin60°-ψ_Csin60°      （3）

ψs=ψα2+ψβ2---(4)]]>

δ=arctan2(ψβψα)---(5)]]>

3）将合成磁链的幅值控制为定值，控制合成磁链相位的旋转达到对转矩的直接控制；对悬浮力系数较大的一相的四个绕组不平衡励磁达到对悬浮力的直接控制，即根据悬浮力滞环信号和转子位置角，选取转子位置角在区间[-7.5°，7.5°]内的一相，给这一相的四个绕组施加不平衡电压，使得四个绕组匝得的磁链不平衡，进而达到对悬浮力直接控制。