[发明专利]基于电流补偿的无轴承异步电机不平衡振动控制系统

摘要

本发明公开一种基于电流补偿的无轴承异步电机不平衡振动控制系统，转子磁链定向矢量控制变频调速器为转矩绕组提供电流以控制电机转速和转子磁链，并输出转矩绕组定子电流分量、转子磁链信号给气隙磁链观测器，随机位移控制逆系统串在原系统前形成两个线性积分子系统，转子径向位移送入位移分离与不平衡振动补偿力发生器，得到随机位移和不平衡振动补偿力，随机位移经随机位移调节器送入逆系统，构成闭环控制，逆系统输出随机位移控制电流；不平衡振动补偿力经力/流变换得到不平衡振动补偿控制电流，与随机位移控制电流对应比较，得到合成磁悬浮控制电流，送入原系统产生三相磁悬浮控制电流，实现无轴承异步电机的不平衡振动电流补偿控制。

主权项

一种基于电流补偿的无轴承异步电机不平衡振动控制系统，其特征在于，该控制系统包括磁悬浮控制原系统、随机位移控制逆系统、α和β轴随机位移调节器、以及位移分离与不平衡振动补偿力发生器，所述磁悬浮控制原系统包括转子磁链观测器及无轴承异步电机，将随机位移控制逆系统串于磁悬浮控制原系统之前以解耦为αs、βs两个二阶线性积分子系统，随机位移控制逆系统输出的解耦控制变量经反矢量坐标变换后送入磁悬浮控制原系统的电流跟踪控制PWM逆变器，输出的三相电流送入无轴承异步电机的三相磁悬浮控制绕组，所述α和β轴随机位移调节器分别接入磁悬浮控制原系统的输出端和随机位移控制逆系统的输入端，构成随机位移逆动态解耦闭环控制系统，实测所述磁悬浮控制原系统中无轴承异步电机的转子径向位移量α、β，首先，将该转子径向位移量α、β送入位移分离与不平衡振动补偿力发生器，得到αβ坐标系中的随机位移信号αs、βs和不平衡振动补偿力给定信号αβ坐标系是静止正交机械坐标系，其中，所述随机位移信号αs、βs分别送入α和β轴向随机位移调节器的反馈信号输入端，经零值给定闭环调节和随机位移控制逆系统解耦后，得到dq坐标系的d、q轴向随机位移控制电流给定信号dq坐标系为转矩系统的转子磁链旋转正交坐标系；所述不平衡振动补偿力给定信号经力/流变换处理，得到d、q轴向不平衡振动补偿控制电流给定信号然后，在dq坐标系中，将所述随机位移控制电流给定信号与不平衡振动补偿控制电流给定信号进行比较，得到d、q轴向的合成磁悬浮控制电流给定信号该合成磁悬浮控制电流给定信号即是所述随机位移控制逆系统输出的解耦控制变量；最后，经过磁悬浮控制原系统处理后送入无轴承异步电机的三相磁悬浮控制绕组，完成悬浮系统随机位移逆动态解耦控制基础上的无轴承异步电机不平衡振动电流补偿控制；其中，所述转子径向位移量α、β送入位移分离与不平衡振动补偿力发生器，得到αβ坐标系中的随机位移信号αs、βs和不平衡振动补偿力给定信号的方法是：(1)取转子转速ωr的时间积分ωrt为转子机械位置角，对磁悬浮系统输出的转子径向位移信号α、β进行转子同步旋转坐标变换，再经低通滤波器，提取出uv坐标系中的转子不平衡位移直变量信号um、vm，uv坐标系是随无轴承转子同步旋转的机械坐标系；(2)对um、vm进行反转子同步旋转坐标变换，得到αβ坐标系中的不平衡位移信号αm、βm，再将其与当前的转子径向位移信号α和β对应比较，得到静止αβ坐标系中的转子随机位移信号αs、βs；(3)对不平衡位移直变量信号um、vm进行零值给定PID闭环调节得到不平衡激振力补偿信号，同时以径向位移刚度系数ks为前馈系数对um、vm进行前馈补偿，在uv坐标系中得到周期性单边电磁拉力补偿信号将不平衡位移直变量信号um经PID闭环调节后输出的不平衡激振力补偿信号与沿u坐标轴方向的单边磁拉力补偿信号相差，同时，将不平衡位移直变量信号vm经PID闭环调节后输出的不平衡激振力补偿信号与沿v坐标轴方向的单边磁拉力补偿信号相差，从而在uv坐标系中得到两个不平衡振动补偿力给定信号(4)对Fcu*、Fcv*进行反转子旋转坐标变换，得静止αβ坐标系中的不平衡振动补偿力给定信号