[发明专利]同步阻尼方法及装置

说明书

本发明公开了一种同步阻尼方法及装置，其中，方法包括以下步骤：检测转子实时位移信号和鉴相信号；利用鉴相信号对实时位移信号进行自适应滤波，以从实时位移信号中提取转子的同频振动成分；将同频振动成分进行放大与矢量变换，以输出与转子涡动速度方向相反的同步阻尼信号，并根据同步阻尼信号生成同步阻尼力，以通过同步阻尼力抑制转子的临界振动。该方法通过用同步阻尼电流，代替非同步控制器同频输出电流，避免传统超临界控制器增益过高带来的负面效应，更高效的产生针对转子临界涡动的电磁阻尼力，提升电磁力利用效率。

技术领域

本发明涉及磁轴承转子控制技术领域，特别涉及一种同步阻尼方法及装置。

背景技术

现代旋转机械正在向更高转速、更高机器效率、更高精度发展，转子高速运行往往需要超越挠性临界转速，不得不面对挠性临界振动问题。抑制临界振动成为转子跨越临界转速，在更高转速范围稳定运行的关键。

由于材料不均匀，加工误差等因素影响，转子不可避免的存在不平衡质量。转子运行时，不平衡质量会生成不平衡力，不平衡力与转子转速同步，其大小与转速平方成正比。高速转子的残余不平衡量对系统振动水平及可靠性影响显著。作为最主要的转子激振源，不平衡力在临界转速附近，对转子振动的激发作用尤为突出。

不平衡临界振动的抑制有两个主要途径，一是进行精密的转子动平衡，减小转子残余不平衡量，从源头上减小激振力；二是通过支承部件提供阻尼，有效衰减转子振动能量，减小转子谐响应峰值。

从平衡成本的角度考虑，精密动平衡在工程所能达到的水平是有限制的，这反映在相关行业标准中。另外，高速转子运行过程中，由于转子材料应力释放，转子温度分布不均衡，局部材料产生塑性变形等原因，不平衡量也会发生改变。因此，动平衡达到一定平衡标准后，振动抑制将取决于支承部件所能提供的阻尼。

电磁轴承通过受控电磁力支承铁磁性转子，实现转子非接触悬浮。应用于超临界转子或作为阻尼器工作时，利用电磁轴承支承特性可随频率调整的特点，可在临界频率附近，通过调节控制器参数为转子提供临界阻尼。但当临界频率比较高的时候，受限于系统带宽等因素的限制，电磁轴承要为临界振动提供有效电磁阻尼力是很有挑战性的。电磁铁输出的电磁力要相对于转子位移具备超前特性，方能有效阻尼振动。为获得电磁力的相位超前，需要精细调整控制器参数，而控制器参数的调整受到其它振动模态、系统噪声水平等各种因素制约，实际系统中要获得足够的电磁阻尼力，往往非常困难。

转子高速超临界时，依托磁轴承控制器参数调整，虽然能改善局部频率范围内的相位超前特性，但这种改善受到各种因素制约，电磁力除提供阻尼外，很大一个比重的力会成为弹性反馈力，由于弹性反馈力不能用于衰减转子振动能量，轴承承载力的利用率受到了限制。并且，这种方式往往以大幅增加控制器高频增益为代价，在改善临界阻尼的同时，会激发系统高频模态振动。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种同步阻尼方法，通过用同步阻尼电流，代替非同步控制器同频输出电流，避免传统超临界控制器增益过高带来的负面效应，更高效的产生针对转子临界涡动的电磁阻尼力，提升电磁力利用效率。

本发明的另一个目的在于提出一种同步阻尼装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种同步阻尼方法，包括以下步骤：检测转子实时位移信号和鉴相信号；利用所述鉴相信号对所述实时位移信号进行自适应滤波，以从所述实时位移信号中提取转子的同频振动成分；将所述同频振动成分进行放大与矢量变换，以输出与转子涡动速度方向相反的同步阻尼信号，并根据所述同步阻尼信号生成同步阻尼力，以通过所述同步阻尼力抑制所述转子的临界振动。