[发明专利]六相单绕组无轴承磁通切换电机转子悬浮运行控制方法

摘要

本发明涉及六相单绕组无轴承磁通切换电机转子悬浮运行内模控制方法，为了使得整个转子悬浮控制系统输入输出关系线性化，定义辅助变量，并通过选择合适的内模控制器系数实现定义的辅助变量近似等效于实际转子径向偏移控制误差，且收敛至零，从而在存在模型误差情况下，实现转子径向位移控制误差收敛至零，提高了转子径向偏移控制的鲁棒性。

主权项

1.一种六相单绕组无轴承磁通切换电机转子悬浮运行内模控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：获取定子六相绕组电流i_A～i_F，转子位置角θ_r、转子转速ω_rm、以及转子x和y方向径向位移x₁、y₁，得到转子径向位移实际矢量y^P：步骤S2：结合定子六相绕组电流i_A～i_F以及转子为直角θ_r进行旋转坐标系悬浮电流i_ds、i_qs的计算：式中，i_αs、i_βs为坐标系悬浮电流；i_SA为A相悬浮电流，i_SC为C相悬浮电流；步骤S3：利用步骤S2得到的i_ds、i_qs计算控制变量u：式中，l_rt为转子轴长，I_i为i轴转动惯量，k为悬浮力系数，m为转轴质量，重力加速度g＝9.8kg/m²；步骤S4：利用控制变量u、转子转速ω_rm，采用下式计算出内模状态变量及内模输出转子径向位移观测矢量y^M：式中，A为系统状态矩阵，I_i为i轴转动惯量，I_k为k轴转动惯量；步骤S5：利用步骤S1中的转子径向位移实际矢量y^P、步骤S4中的转子径向位移观测矢量y^M，计算模型误差e^PM：e^PM＝y^P‑y^M；步骤S6：对模型误差e^PM进行滤波处理，利用下式计算出滤波器状态变量及滤波器输出的转子径向位移误差矢量y^F：式中，为Hurwitz多项式，步骤S7：利用内模状态变量转子径向位移观测矢量y^M，滤波器状态变量转子径向位移误差矢量y^F，转子位置角θ_r，转子转速ω_rm，以及转子径向位移给定y^*＝[0 0]^T，计算控制转子径向悬浮dsqs旋转坐标系悬浮电流给定式中，y₁′、y₂′为辅助变量，a₁、a₂为内模控制器参数；步骤是S8：利用以及转子位置角θ_r，计算六相绕组悬浮电流给定步骤S9：利用六相绕组悬浮电流给定转矩电流计算六相定子电流给定式中，为α_mβ_m坐标系转矩电流给定，为α_sβ_s坐标系悬浮电流给定，i_o1、i_o2为零序电流；步骤S10：利用六相定子电流给定与定子六相绕组电流i_A～i_F，得到控制六相逆变桥臂开关状态量S_A～S_F，其中当对应相桥臂上管导通，下管关断时S_i＝1，i＝A～F；当对应相桥臂上管关断，下管导通时S_i＝0，i＝A～F；上管和下管互补导通，在S_A‑S_F控制作用下，逆变器输出满足要求的定子电流，实现转子径向悬浮高鲁棒性控制。