[发明专利]一种无轴承无铁心永磁电机悬浮力预测控制系统

权利要求书

1.一种无轴承无铁心永磁电机悬浮力预测控制系统，包括径向悬浮力模型预测控制器(18)、悬浮力绕组磁链模型预测控制器(19)和转矩绕组合成气隙磁链模型预测控制器(20)，其特征是：所述的径向悬浮力模型预测控制器(18)由径向悬浮力模型预测模块(3)、价值函数计算模块(4)、价值函数在线寻优模块(5)、两电平电压型逆变器(14)以及第一、第二PID调节器(1、2)组成；所述的悬浮力绕组磁链模型预测控制器(19)由第一坐标变换模块(9)和悬浮力绕组磁链预测模块(6)组成；所述的转矩绕组合成气隙磁链模型预测控制器(20)由转速计算模块(15)、第二坐标变换模块(10)、转矩绕组电流预测模块(8)以及转矩绕组合成气隙磁链预测模块(7)组成；转子位置角θ分别输入至转矩绕组电流预测模块(8)、悬浮力绕组磁链预测模块(6)和转速计算模块(15)中，转矩绕组合成气隙磁链预测模块(7)将输出的下一时刻k+1的转矩绕组气隙磁链ψ_s1α(k+1)、ψ_s1β(k+1)以及转矩绕组合成气隙磁链预测幅值ψ_m1(k+1)和相位μ_k+1输入至转矩绕组电流预测模块(8)中；转矩绕组电流预测模块(8)输出下一时刻k+1的转矩绕组电流预测值i_1α(k+1)、i_1β(k+1)，并输入到转矩绕组合成气隙磁链预测模块(7)中；转速计算模块(15)输出转速w_r到悬浮力绕组磁链预测模块(6)中；无轴承无铁心永磁电机的转子实时径向位移值x、y与转子位移指令值x^*、y^*分别对应地进行比较得到两个位移差值，两个位移差值一一对应地输入到第一、第二PID控制器(1、2)中，生成的x、y轴悬浮力指令值F_α^*、F_β^*，并输入到价值函数计算模块(4)中；无轴承无铁心永磁电机的悬浮力绕组上的电流i_2a、i_2b、i_2c与电压u_2a、u_2b、u_2c输入到第一坐标变换模块(9)中，第一坐标变换模块(9)输出悬浮力绕组电流i_2d、i_2q与电压u_2d、u_2q，并输入到悬浮力绕组磁链预测模块(6)中；无轴承无铁心永磁电机的转矩绕组上的电流i_1a、i_1b、i_1c与电压u_1a、u_1b、u_1c输入到第二坐标变换模块(10)中，第二坐标变换模块(10)输出转矩绕组电流i_1α、i_1β与电压u_1α、u_1β，并输入到转矩绕组合成气隙磁链预测模块(7)中；悬浮力绕组磁链预测模块(6)输出下一时刻k+1的悬浮力绕组磁链预测幅值ψ_s2(k+1)及相位λ_k+1，并输入到径向悬浮力模型预测模块(3)中；转矩绕组合成气隙磁链预测模块(7)输出下一时刻k+1的转矩绕组气隙磁链ψ_s1α(k+1)、ψ_s1β(k+1)以及转矩绕组合成气隙磁链预测幅值ψ_m1(k+1)和相位μ_k+1，并输入到径向悬浮力模型预测模块(3)中；径向悬浮力模型预测模块(3)输出预测的下一时刻k+1的悬浮力预测值F_α(k+1)和F_β(k+1)，并输入到价值函数计算模块(4)中；价值模块计算(4)根据价值函数产生8个函数值g0～g7，并输入到价值函数寻优模块(5)中，价值函数寻优模块(5)选取8个函数值g0～g7中的最小值并产生与之相对应的逆变器开关状态，并输入两电平电压型逆变器(14)中对无轴承无铁心永磁电机进行悬浮力控制。