[发明专利]一种无轴承永磁同步电机无径向位移传感器的构造方法

说明书

本发明公开一种无轴承永磁同步电机无径向位移传感器的构造方法，先对电机进行采样得到悬浮绕组在d‑q坐标系下的电压分量和电流分量，将电压分量和电流分量均输入至计算模块，计算模块对输入量分别进行计算得到磁链分量Ψ_bd、Ψ_bq，将磁链分量Ψ_bd输入至第一个微分器得到一阶微分值将磁链分量Ψ_bq输入至第二个微分器得到一阶微分值组成磁链观测模块；再构造神经网络左逆模块，将磁链观测模块与神经网络左逆模块相串接组成无径向位移传感器；本发明以电机磁链和电压为控制信号，通过神经网络拟合得到电机转子位移信号，实现对无轴承永磁同步电机转子位移的无传感器检测，响应迅速，可以更加直接的实现对悬浮力的控制。

技术领域

本发明属于无轴承永磁同步电机领域，具体是基于神经网络的无轴承永磁同步电机无径向位移传感器的构造方法，所构造的无径向位移传感器用于检测电机转子的径向位移。

背景技术

无轴承永磁同步电机是一种新型结构的交流同步电机，在定子槽内嵌入极对数相差1的转矩和悬浮两套绕组，通过控制两套绕组中的电流大小可同时产生电磁转矩和径向悬浮力，实现转子的稳定悬浮和旋转。实现无轴承永磁同步电机转子稳定运行的关键在于对转子位置和径向位移的精确检测，目前对于转子位移检测通常采用的是机械式电涡流传感器，但机械式电涡流传感器增加了电机的体积，降低了电机的功率密度，影响电机结构整体性，维护困难，同时高速高精度的传感器造价不菲，增加电机运行控制的成本，并制约了无轴承永磁同步电机的推广应用。

中国专利公开号为CN101667799A的文献中公开了一种永磁型无轴承永磁同步电机无径向位移传感器控制方法，其采用了模型参考自适应的方法实现对径向位移的检测，但是模型参考自适应方法所需要采集的变量多，并且其工作原理和构建的数学模型复杂，因此很难保证其稳定性。中国专利公开号为CN101777A的文献中公开了一种无轴承同步磁阻电机的位移估算方法、无位移传感器控制方法和装置，采用了高频注入法实现位移检测，但是高频注入法检测的信号杂波较多，极易受到电机参数和外界因素的干扰，同时对于滤波电路的精度要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无轴承永磁同步电机的无径向位移传感器的构造方法，所构造的位移传感器可以有效准确地实现无轴承永磁同步电机转子的位移检测，减少电机体积和制造成本，提高控制精度。

本发明采用的技术方案是具有以下步骤：

A、对无轴承永磁同步电机进行采样得到悬浮绕组在d-q坐标系下的电压分量u_bd、u_bq和电流分量i_bd、i_bq，将电压分量u_bd、u_bq和电流分量i_bd、i_bq均输入至计算模块，计算模块对输入量分别进行计算得到磁链分量Ψ_bd、Ψ_bq，将磁链分量Ψ_bd输入至第一个微分器得到一阶微分值将磁链分量Ψ_bq输入至第二个微分器得到一阶微分值组成磁链观测模块；

B、构造神经网络左逆模块，将磁链观测模块与神经网络左逆模块相串接组成无径向位移传感器，磁链分量Ψ_bd、Ψ_bq和一阶微分值共同输出至神经网络左逆模块，神经网络左逆模块输出无轴承永磁同步电机的转子在x、y方向上的径向位移；

C、将无径向位移传感器与无轴承永磁同步电机相串接。

进一步地，计算模块经公式对输入量分别进行计算得到磁链分量Ψ_bd、Ψ_bq，R_b为无轴承永磁同步电机的悬浮绕组的电阻值。