一种面贴式无轴承永磁电机转子位移估算器构造方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。变慢等问题。变慢等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种面贴式无轴承永磁电机转子位移估算器构造方法


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术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。
[0005]技术方案：本专利技术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：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面贴式无轴承永磁电机转子位移估算器构造方法，其特征在于，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；(4)建立反馈增益矩阵，步骤(2)扩展的电流发生器输出的悬浮绕组两相电流估计值和实际值之间偏差ε
2d
、ε
2q
作为反馈增益矩阵的输入信号之一，步骤(3)扩展的位移自适应调节器输出的位移估计值作为其输入信号之二；反馈增益矩阵输出误差校正信号Lε
2dq
，并将Lε
2dq
作为步骤(1)扩展的磁链观测器的输入信号之一。2.根据权利要求1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，其特征在于，所述步骤(1)具体为：(1.1)构造坐标变换，该坐标变换包括Clark变换和Park变换，面贴式无轴承永磁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
分别作为Clark变换的输入信号，经Clark变换后输出两相静止坐标下转矩绕组电压实际值u
1α
、u
1β
和悬浮绕组电压实际值u
2α
、u
2β
；u
1α
、u
1β
和u
2α
、u
2β
再分别经Park变换输出同步旋转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
；(1.2)构造磁链观测器，具体过程如下：(1.2.1)建立面贴式无轴承永磁电机状态方程，在两相同步旋转d、q轴坐标下，具有2极悬浮绕组和4极转矩绕组的面贴式无轴承永磁电机状态方程为：
式中，为微分算子；Ψ
1d
、Ψ
1q
分别为转矩绕组d、q轴磁链实际值；Ψ
2d
、Ψ
2q
分别为悬浮绕组d、q轴磁链实际值；ω
r
为转子角速度实际值；u
1d
、u
1q
分别为转矩绕组d、q轴电压实际值；u
2d
、u
2q
分别为悬浮绕组d、q轴电压实际值；R1、R2分别为转矩绕组和悬浮绕组电阻实际值；i
1d
、i
1q
分别为转矩绕组d、q轴电流实际值；i
2d
、i
2q
分别为悬浮绕组d、q轴电流实际值；在两相同步旋转d、q轴坐标下，面贴式无轴承永磁电机电流和磁链之间的线性关系为：i＝HΨ(2)式中，i＝[i
1d
+i
f
i
1q
i
2d
i
2q
]
T
，其中i
f
为电机永磁体的等效励磁电流常数，T表示矩阵转置；其中L
m
为转矩绕组d、q轴电感实际值(转矩绕组d、q轴电感相等)，k为d、q轴径向力常数(d、q轴径向力常数相等)，L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张汉年，陈栋，段向军，沈超，邢华刚，许萌，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：