[发明专利]一种无轴承永磁薄片电机转子径向位移控制器的构造方法

摘要

本发明公开了一种无轴承永磁薄片电机转子径向位移控制器的构造方法，构造由电流内环和速度外环构成的转速控制器，设计以转矩绕组实际直轴、交轴电流和永磁薄片转子位置角为输入，以转矩绕组气隙磁链幅值及相位为输出的转矩绕组气隙磁链估算模块；由转子偏心位移和偏心角度计算模块、微分先行PID控制器、悬浮力绕组电流计算模块、CRPWM逆变器、径向位移传感器和径向位移计算模块构成径向位移控制器；由转速控制器、径向位移控制器和转矩绕组气隙磁链估算模块构成电机转子径向位移控制器；省去了中间复杂的坐标矢量变换，降低了控制系统的复杂程度及控制算法耗用的系统时钟周期，有效提高了整个系统的控制性能。

主权项

1.一种无轴承永磁薄片电机转子径向位移控制器的构造方法，其特征是包括以下步骤：1）构造由电流内环和速度外环构成的转速控制器1，电流内环由电流闭环调节器70、坐标变换73、74、CRPWM逆变器75和电流传感器76构成，速度外环由速度闭环调节器60、霍尔传感器57构成；采用PI控制器61作为速度闭环调节器60，采用两个PI控制器71、72组成电流闭环调节器70，利用霍尔传感器57检测转子位置角，计算得到转子实际转速，以转子实际转速和转速给定值作为速度闭环调节器60的输入，得到转矩绕组交轴电流给定值；由电流传感器76对三相转矩绕组实际驱动电流、、采样，经过第一坐标变换73得到转矩绕组实际直轴、交轴电流、， 以转矩绕组交轴电流给定值、转矩绕组直轴电流给定值和转矩绕组实际直轴、交轴电流、作为电流闭环调节器70的输入，得到转矩绕组直轴、交轴电流命令值、；第二坐标变换74以转矩绕组直轴、交轴电流命令值、为输入，以三相转矩绕组电流命令值、、为输出，三相转矩绕组电流命令值，，输入到CRPWM逆变器75后得到输入无轴承永磁薄片电机3的三相转矩绕组驱动电流、、；2）设计以转矩绕组实际直轴、交轴电流、和永磁薄片转子位置角为输入，以转矩绕组气隙磁链幅值及相位为输出的转矩绕组气隙磁链估算模块53；3）由转子偏心位移和偏心角度计算模块50、微分先行PID控制器51、悬浮力绕组电流计算模块52、CRPWM逆变器55、径向位移传感器56和径向位移计算模块54构成径向位移控制器2；径向位移传感器56对转子径向位移采集，经过径向位移计算模块54差分处理输出转子实际径向位移X、Y，与转子位移给定值X*、Y*一并输入到转子偏心位移和偏心角度计算模块50，经计算得出转子偏心位移和偏心角度，转子偏心位移输入到微分先行PID控制器51得到转子稳定悬浮所需的径向悬浮力幅值；悬浮力绕组电流计算模块52以、、、、五个变量作为输入，以三相悬浮力绕组电流命令值、、为输出，以三相悬浮力绕组电流命令值，，作为CRPWM逆变器55输入，得到无轴承永磁薄片电机3的转子稳定悬浮所需的三相悬浮力绕组驱动电流、、；4）调整微分先行PID控制器51、速度闭环调节器60和电流闭环调节器70的参数，并计算悬浮力绕组电流； 5）由所述转速控制器1、径向位移控制器2和转矩绕组气隙磁链估算模块53构成无轴承永磁薄片电机转子径向位移控制器。