[发明专利]基于电流补偿的无轴承异步电机不平衡振动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及特种交流电机驱动控制技术领域，尤其适用于无轴承异步电机的高精度磁悬浮运行控制，是一种简便实用的无轴承异步电机转子不平衡振动控制系统。

背景技术

无轴承电机是基于磁轴承与交流电机定子结构的相似性，近年来发展起来的适合于高速运转的新型电机，在航空航天、物料密封传输、先进制造等领域具有广泛的应用前景。作为旋转驱动电机，由于材质不均、加工精度、装配误差等原因，不可避免会存在一定程度的转子质量偏心，在旋转时将产生与转速同频的激振力，导致转子不平衡振动，影响转子的悬浮控制精度。

经对现有文献和专利的检索发现，关于无轴承电机的转子不平衡振动控制技术，国内外的研究成果较少，现有成果主要集中在基于静态磁场定向控制上的同步型无轴承电机不平衡振动，振动补偿方式大多为“位移补偿”，而且没有对随机位移和不平衡位移进行独立控制，振动抑制效果有限；无轴承异步电机具有健壮的机械结构、适合于高速运行的特点，而国内外无轴承异步电机振动控制方面报道非常少；控制无轴承转子径向位移依靠的是径向磁悬浮力，而控制磁悬浮力最终依靠的是悬浮绕组“控制电流”。因此，为提高无轴承异步电机转子磁悬浮控制精度和实时性，急需在转子转子位移分离的基础上，把逆系统等现代控制理论引入到磁悬浮系统动态控制，探索新的不平衡振动“电流补偿”方式，构建出基于电流补偿的无轴承异步电机不平衡振动控制系统。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种基于电流补偿的无轴承异步电机不平衡振动控制系统，所解决的技术问题是在转子随机位移逆系统动态解耦控制的基础上进行转子不平衡振动的电流补偿控制，提高无轴承转子的磁悬浮控制精度。

本发明是采用以下技术方案及技术措施来实现的。

依据本发明提出的一种基于电流补偿的无轴承异步电机不平衡振动控制系统，包括磁悬浮控制原系统、随机位移控制逆系统、α和β轴随机位移调节器、以及位移分离与不平衡振动补偿力发生器，所述磁悬浮控制原系统包括转子磁链观测器及无轴承异步电机，将随机位移控制逆系统串于磁悬浮控制原系统之前以解耦为、两个二阶线性积分子系统，随机位移控制逆系统输出的解耦控制变量经反矢量坐标变换送入磁悬浮控制原系统的电流跟踪控制PWM逆变器，输出的三相电流送入无轴承异步电机的三相磁悬浮控制绕组，所述α和β轴随机位移调节器分别接入磁悬浮控制原系统的输出端和随机位移控制逆系统的输入端，构成随机位移逆动态解耦闭环控制系统，

实测所述磁悬浮控制原系统中无轴承异步电机的转子径向位移量α、β，首先，将该转子径向位移量α、β送入位移分离与不平衡振动补偿力发生器，得到αβ坐标系中的随机位移信号、和不平衡振动补偿力给定信号、，αβ坐标系是静止正交机械坐标系，其中，所述随机位移信号、分别送入α和β轴向随机位移调节器的反馈信号输入端，经零值给定闭环调节和随机位移控制逆系统解耦后，得到dq坐标系的d、q轴向随机位移控制电流给定信号、， dq坐标系为转矩系统的转子磁链旋转正交坐标系；所述不平衡振动补偿力给定信号、经力/流变换处理，得到d、q轴向不平衡振动补偿控制电流给定信号；然后，在dq坐标系中，将所述随机位移控制电流给定信号、与不平衡振动补偿控制电流给定信号进行比较，得到d、q轴向的合成磁悬浮控制电流给定信号，该合成磁悬浮控制电流给定信号即是所述随机位移控制逆系统输出的解耦控制变量；最后，经过磁悬浮控制原系统处理后送入无轴承异步电机的三相磁悬浮控制绕组，完成悬浮系统随机位移逆动态解耦控制基础上的无轴承异步电机不平衡振动电流补偿控制。