[发明专利]一种无轴承异步电机转子不平衡振动补偿控制方法

说明书

本发明公开了一种无轴承异步电机转子不平衡振动补偿控制方法，通过位移传感器获取的转子位移信号，通过滤波器提取转子不平衡振动基频信号；将转子位移变化量与阈值比较作为判断依据，通过PD迭代算法计算补偿信号；坐标系搜寻算法是利用具有方向性的可变步长参数替代PD迭代算法中的定步长参数，以快速搜寻最佳补偿值，以实现转子振动的快速有效抑制。

技术领域

本发明属于电气传动控制设备的技术领域，尤其是涉及了一种无轴承异步电机转子不平衡振动补偿方法。

背景技术

无轴承异步电机是电机领域的一项技术革新，它改变了传统电机转子的支撑方式，不仅兼具异步电机优点，而且具有磁轴承无机械接触、无摩擦、无需润滑等优点，能满足洁净、腐蚀环境、高速超高速等特殊环境的无轴承支撑运行，该电机在飞轮储能、化工化学、交通运输以及航空航天等领域具有巨大的应用前景。

由于转子质量分布不均匀、加工误差以及旋转过程中产生形变，转子质心偏离定子几何中心，此时会产生与转速同频的不平衡激振力，引起转子系统的不平衡振动，且这种不平衡振动力与转速的平方成正比，电机高速运行时，转子将不能稳定悬浮甚至会造成定、转子间摩擦，转子质心偏移不仅限制了转速的进一步提升，而且严重影响到电机悬浮性能和运行安全。因此，对无轴承异步电机转子不平衡振动抑制的研究具有重要的理论价值和现实意义。

目前，目前不平衡位移补偿控制的方法主要有广义陷波器、最小均方算法等。陷波滤波器可有效抑制转子振动，但由于陷波滤波器需设置中心频率，且只能在此频率附近工作，因此不适用于电机转速变化的场合；基于最小均方算法的自适应滤波器算法较为复杂，且需要昂贵控制器，增加了系统成本，且其迭代算法中的迭代步长为固定值，不能在保证算法的辨识精度的同时加快算法的收敛速度。因此为提高无轴承异步电机不平衡振动抑制的速度和精度，需要设计出简便实用的不平衡振动抑制方法，这是当前业界急需改进的目标。

发明内容

为了克服无轴承异步电机转子不平衡振动的问题，本发明提供一种无轴承异步电机转子不平衡振动补偿控制方法，通过在线搜寻转子不平衡补偿信号，对无轴承异步电机转子不平衡振动进行主动补偿。

本发明所采用的技术方案如下：

一种无轴承异步电机转子不平衡振动补偿控制方法，包括如下步骤：

S1、利用位移传感器获取的转子振动信号x，y，基于不平衡振动信号x，y提取得到转子径向两端的转子振动信号中x轴方向的基频信号e_x(t)和y轴方向的基频信号e_y(t)；

S2、将S1中得到的转子振动信号中的基频信号e_x(t)和e_y(t)作为判断依据，通过PD迭代算法迭代计算并输出转子的不平衡补偿信号系数[α_c,β_c]。

进一步，所述S1中提取基频信号e_x(t)和e_y(t)的方法为：

S1.1、位移传感器所测得的不平衡振动信号x、y；

S1.2、引入与转子同频的参考信号分别与不平衡振动信号x、y相乘，经过乘法器相乘后直流分量中包含了基频信号的幅值和相位；并将不平衡振动信号与转子同频的参考信号的乘积输入低通滤波器，利用低通滤波器可以滤除交流成分，保留直流成分；

S1.3、再将直流信号分别与之对应的sin(ω_rt)、cos(ω_rt)相乘后即可得到传感器检测到的位移信号中的基频信号e_x(t)和e_y(t)，表示为：。