[发明专利]一种面贴式无轴承永磁电机转子位移估算器构造方法

说明书

本发明公开了一种面贴式无轴承永磁电机转子位移估算器构造方法，步骤如下：检测电机绕组三相电压用于构造坐标变换，建立磁链观测器，构建扩展的磁链观测器，其输出磁链估计值；构建扩展的电流发生器，其输出悬浮绕组电流估计值和实际值之间偏差；建立扩展的位移自适应调节器，扩展的电流发生器输出的悬浮绕组电流估计值和实际值之间偏差作为其输入信号，扩展的位移自适应调节器输出位移变化率估计值，经积分器后获得位移估计值；建立反馈增益矩阵，其输出误差校正信号，用以提高估算精度。本发明能实现转子位移的有效估计，实现电机的无位移传感器高精度悬浮控制，解决电机内部安装机械位移传感器带来的系统复杂、装调困难、响应变慢等问题。

技术领域

本发明涉及交流电机控制技术，特别是一种面贴式无轴承永磁电机转子位移估算器构造方法。

背景技术

面贴式无轴承永磁电机是一种交流特种电机，它与普通永磁电机具有相同的转子结构，但定子绕组结构较为特殊，定子槽中安装了两套绕组：悬浮绕组和转矩绕组。两套绕组分别由两台逆变器供电，两套绕组产生的叠加磁场作用于转子，产生用于支承转子悬浮的可控悬浮力。

面贴式无轴承永磁电机悬浮控制系统中，转子位移的闭环控制都需要在电机内部安装电涡流位移传感器，但是机械传感器的引入不仅增加了成本，降低了系统的可靠性，还存在安装和维护问题，因此需要新的控制技术来取消传统机械位移传感器。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种面贴式无轴承永磁电机转子位移估算器构造方法，从而实现转子位移的有效估计，实现电机的无位移传感器高精度悬浮控制。

技术方案：本发明所述的一种面贴式无轴承永磁电机转子位移估算器构造方法，包括以下步骤：

(1)构造扩展的磁链观测器，电机转矩绕组三相电压实际值u_1A、u_1B、u_1C和悬浮绕组三相电压实际值u_2A、u_2B、u_2C，经坐标变换后得到同步旋转d-q轴坐标下转矩绕组两相电压实际值u_1d、u_1q和悬浮绕组两相电压实际值u_2d、u_2q；u_1d、u_1q和u_2d、u_2q作为磁链观测器的输入信号之一，磁链观测器的输入信号之二为步骤(3)扩展的位移自适应调节器输出的转子位移估计值磁链观测器的输入信号之三为步骤(4)反馈增益矩阵输出的误差校正信号Lε_2dq；磁链观测器输出d、q轴转矩绕组磁链估计值和悬浮绕组磁链估计值

(2)构建扩展的电流发生器，扩展的电流发生器包括Clark变换、Park变换和电流发生器，步骤(1)扩展的磁链观测器输出的转矩绕组、悬浮绕组磁链估计值和作为电流发生器的输入信号之一，输入信号之二为步骤(3)扩展的位移自适应调节器输出的位移估计值电流发生器输出同步旋转d-q轴坐标下悬浮绕组电流估计值电机悬浮绕组三相电流实际值i_2A、i_2B、i_2C依次经Clark变换、Park变换后输出同步旋转d-q轴坐标下悬浮绕组两相电流实际值i_2d、i_2q；悬浮绕组电流估计值和实际值i_2d、i_2q之间的偏差ε_2d、ε_2q作为步骤(3)扩展的位移自适应调节器和步骤(4)反馈增益矩阵的输入信号之一；

(3)建立扩展的位移自适应调节器，步骤(1)扩展的磁链观测器输出的转矩绕组磁链估计值和步骤(2)扩展的电流发生器输出的悬浮绕组电流估计值和实际值之间偏差ε_2d、ε_2q作为位移自适应调节器的输入信号，位移自适应调节器输出位移变化率估计值再经积分器后求取位移估计值实现转子位移的有效估计；同时作为步骤(1)扩展的磁链观测器和步骤(4)反馈增益矩阵的输入信号之一；