申请/专利权人：淮阴工学院

申请日：2022-12-30

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN116191966B

主分类号：H02P21/22

分类号：H02P21/22;H02P21/34;H02P25/026;H02P6/20;H02P6/08;H02K21/46;H02K21/14;H02K1/12;H02K3/48;H02K11/21;H02K7/09;H02N15/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.06.21#专利申请权的转移;2023.06.16#实质审查的生效;2023.05.30#公开

摘要：本发明涉及无轴承永磁同步电机技术领域，公开了一种异步启动无轴承永磁同步电机调速系统及其控制方法，包括负载、永磁调速器和五自由度磁悬浮电机；五自由度磁悬浮电机由异步启动无轴承永磁同步电机、三自由度混合磁轴承以及电机转子组成；所述永磁调速器包括永磁转子、导体转子、调节机构和电动执行器，永磁转子与导体转子之间设有径向气隙以及轴向气隙。异步启动无轴承永磁同步电机的第一定子铁心开有定子槽，定子槽中嵌入转矩绕组和悬浮绕组。与现有技术相比，本发明只需单独控制异步启动无轴承永磁同步电机悬浮绕组的初相位和电流大小就可实现转子稳定悬浮，调速范围从零到额定转速，且低速运行时节能，具有可靠性高、成本低、控制简单的优点。

主权项：1.一种异步启动无轴承永磁同步电机调速系统的控制方法，其特征在于，所述异步启动无轴承永磁同步电机调速系统包括负载1、永磁调速器2和五自由度磁悬浮电机3；所述五自由度磁悬浮电机3由异步启动无轴承永磁同步电机4、三自由度混合磁轴承5以及电机转子6组成；异步启动无轴承永磁同步电机4、三自由度混合磁轴承5均套设于电机转子6上；所述永磁调速器2包括永磁转子14、导体转子15、调节机构16和电动执行器17；所述电动执行器17与所述调节机构16连接，所述永磁转子14和导体转子15之间存在第一径向气隙18和第一轴向气隙19；所述导体转子15刚性连接所述电机转子6，所述永磁转子14通过轴连接调节机构16，所述调节机构16通过轴刚性连接负载1；所述异步启动无轴承永磁同步电机4的第一定子铁心7开有定子槽，所述定子槽中嵌入转矩绕组8和悬浮绕组9，与异步启动无轴承永磁同步电机4对应的电机转子6上设有第一转子铁心10，所述第一转子铁心10沿其圆周表面均布转子槽11，所述转子槽11中浇注笼型导条，所述第一转子铁心10内部嵌入呈方形布置的四块永磁体12，所述第一定子铁心7与所述第一转子铁心10之间存在第二径向气隙13；所述三自由度混合磁轴承5对应的电机转子6上设有第二转子铁心22，所述三自由度混合磁轴承5还包括第二定子铁心34，所述第二定子铁心34与所述第二转子铁心22之间设有第二轴向气隙32；所述五自由度磁悬浮电机3上设置8个径向位移传感器35、两个轴向位移传感器28、两个位移基准圆盘29、30以及旋转编码器31，所述两个位移基准圆盘套固于电机转子6两端，每4个径向位移传感器正对一个位移基准圆盘，两个所述轴向位移传感器28垂直设置于其中一个位移基准圆盘一侧；所述旋转编码器31固定于电机转子6一端；所述第一轴向气隙19和第一径向气隙18大于所述第二轴向气隙32和第二径向气隙13长度；所述负载1、永磁调速器2、五自由度磁悬浮电机3共轴；且三者放在同一混凝土支撑平台33之上；所述电动执行器17与PID控制器连接，通过调节机构16和电动执行器17调节永磁转子14和导体转子15之间的距离，进而调节第一径向气隙18和第一轴向气隙19，改变永磁调速器输出转矩的大小，在电机转速恒定不变的情况下，对负载转速进行调节，实现异步启动无轴承永磁同步电机径向悬浮位置控制，PID控制器中设置控制方法，具体包括如下步骤：S1：电涡流传感器用于检测x和y方向上的转子径向位移XL和YL，与位移给定信号X*＝Y*＝0进行比较得到误差作为PID控制器输入信号：ΔXL＝-XL,ΔYL＝-YL；S2：所述误差经PID控制器产生径向悬浮力给定信号并根据转子位置角计算出频率ω：力电流变换公式为： 其中，PM为转矩绕组8极对数；S3：经过PARK逆变换后，得到固定坐标系下的电流命令值 其中，θ1为转子初始位置角，θR为转子位置角增量，θ为偏心位移角，S4：再经过CLARK逆变换得到悬浮绕组的给定三相电流 S5：最后经过三相功率驱动逆变电路CRPWM输出控制电机悬浮力绕组三相电流iu,iv,iw，实现异步启动无轴承永磁同步电机4径向悬浮位置控制；所述异步启动无轴承永磁同步电机4转速恒定，其为nN＝60fPM，f为三相电源频率，PM为转矩绕组8极对数，该系统调速由永磁调速器2实现，其范围为0～0.99nN。

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百度查询： 淮阴工学院 一种异步启动无轴承永磁同步电机调速系统及其控制方法

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