一种基于位移信号的磁悬浮电机驱动性能评估方法技术

本发明专利技术属于磁悬浮轴承技术领域，具体涉及一种基于位移信号的磁悬浮电机驱动性能评估方法；包括以下步骤：在磁悬浮轴承控制器中增加电机驱动性能评估模块；在控制算法中，建立5个位移数组，每个自由度对应建立一个驱动FFT数组、一个非驱动FFT数组、一个作差数组；采样变频器驱动状态和非驱动状态的每个自由度的位移信号，并对位移信号进行FFT分析；将变频器驱动旋转和非驱动旋转下的位移信号FFT分析结果进行作差处理，将处理结果滤除设备本身的振动，提取变频器的扰动频率和幅值；位机根据扰动频率和幅值对变频器匹配参数进行优化。动频率和幅值对变频器匹配参数进行优化。动频率和幅值对变频器匹配参数进行优化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于位移信号的磁悬浮电机驱动性能评估方法


[0001]本专利技术属于磁悬浮轴承
，具体涉及一种基于位移信号的磁悬浮电机驱动性能评估方法。

技术介绍

[0002]在主动磁悬浮轴承系统通过可控电磁力将转子悬浮于定子磁极中间，因此具有无摩擦、无需润滑、无污染、高速度、寿命长等优点。目前，主动磁悬浮轴承已作为一种先进的机电一体化产品，在工业领域得到了一定的应用，如陀螺仪、高速电机、无轴承电机、航空发动机、人工心脏泵和分布式发电系统等。
[0003]磁悬浮电机是使用磁悬浮轴承作为支撑的高速永磁同步电机，磁悬浮轴承支撑转子，高速电机驱动转子高速旋转。要实现磁悬浮轴承稳定支撑转子，需要高可靠性的磁悬浮轴承控制系统，要实现高速电机高效稳定驱动转子旋转，需要匹配高性能变频器，并匹配合适的控制参数。若变频驱动系统匹配不合适，可导致变频器干扰增加，进入电机绕组的谐波增加，电机温升增加，影响电机的使用寿命。而实际使用时，往往不具备使用示波器实时监视电机绕组电流的条件，因此对变频器参数的优化性能只能借助变频器输出的电压、电流、功率以及电机的温升等加以判断。
[0004]现有技术中对于磁悬浮电机驱动性能的评估和优化只是借助变频器的输出电压、电流、功率以及电机温升，初次调试过程使用示波器对电机绕组电流信号分析太过繁琐。

技术实现思路

[0005]针对上述不足，本专利技术的目的是提供一种基于位移信号的磁悬浮电机驱动性能评估方法。磁悬浮电机由于使用磁悬浮轴承，内部装有多个转子位移传感器，位移传感器的信号容易受到变频器的干扰，为通过位移信号评估电机驱动性能提供可能。借助磁悬浮电机中的位移传感器信号容易受到电机绕组电流干扰特性，提出一种基于位移信号的磁悬浮电机驱动性能评估方法，为变频器参数匹配提供优化依据，避免电机温升过高或者转子失磁等严重后果。
[0006]本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]一种基于位移信号的磁悬浮电机驱动性能评估方法，包括以下步骤：
[0008]S1、在磁悬浮轴承控制器中增加电机驱动性能评估模块；
[0009]S2、在控制算法中，建立5个位移数组，5个位移数组分别用于存储五个自由度的位移信号；每个自由度对应建立一个驱动FFT数组、一个非驱动FFT数组、一个作差数组；
[0010]S3、设置变频器参数，使其驱动转子以设定转速旋转，磁悬浮轴承控制器采集转子五个自由度的位移信号，将位移信号存储在位移数组中；分别对每个自由度的位移信号进行FFT分析并将分析结果存储到对应的驱动FFT数组；
[0011]S4、切断变频器电流输出，磁悬浮轴承控制器在切断的同时采集转子五个自由度的位移信号，将位移信号存储在位移数组中；分别对每个自由度的位移信号进行FFT分析并
将分析结果存储到对应的非驱动FFT数组；
[0012]S5、将变频器驱动旋转和非驱动旋转下的位移信号FFT分析结果进行作差处理，处理结果存储到作差数组；
[0013]将处理结果滤除设备本身的振动，提取变频器的扰动频率和幅值；
[0014]S6、将变频器扰动频率和幅值与设定阈值进行对比，超出设定阈值时，发出报警信号并将变频器扰动频率和幅值传输给上位机，上位机根据扰动频率和幅值对变频器匹配参数进行优化。
[0015]所述位移数组长为500。
[0016]所述驱动FFT数组长为500。
[0017]所述非驱动FFT数组长为500。
[0018]所述作差数组长为500。
[0019]S6中，变频器扰动频率和幅值通过485通讯传输给上位机。
[0020]S6中，变频器扰动幅值大于保护轴承保护间隙的30％时，发出报警信号。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术借助磁悬浮电机中的位移传感器信号容易受到电机绕组电流干扰特性，通过在变频器驱动与非驱动状态下采集位移信号进行FFT分析，通过对位移信号FFT分析结果进行处理，从而为变频器参数匹配提供优化依据，避免电机温升过高或者转子失磁等严重后果。同时本专利技术得到的五自由度位移信号的FFT分析结果，不仅可用于电机驱动性能评估，还可用于失稳预诊断，分析其它信号扰动，如外部激振力等。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的评估方法流程图；
[0023]图2是磁悬浮电机失稳预诊断流程图。
具体实施方式
[0024]如图1和2所示，一种基于位移信号的磁悬浮电机驱动性能评估方法，包括以下步骤：
[0025]S1、在磁悬浮轴承控制器中增加电机驱动性能评估模块；
[0026]S2、在控制算法中，建立5个位移数组，5个位移数组分别用于存储五个自由度的位移信号，位移数组长为500；每个自由度对应建立一个驱动FFT数组、一个非驱动FFT数组、一个作差数组；驱动FFT数组长为500，非驱动FFT数组长为500，作差数组长为500；
[0027]S3、设置变频器参数，使其驱动转子以设定转速旋转，磁悬浮轴承控制器采集转子五个自由度的位移信号，将位移信号存储在位移数组中；分别对每个自由度的位移信号进行FFT分析并将分析结果存储到对应的驱动FFT数组；
[0028]S4、切断变频器电流输出，磁悬浮轴承控制器在切断的同时采集转子五个自由度的位移信号，将位移信号存储在位移数组中；分别对每个自由度的位移信号进行FFT分析并将分析结果存储到对应的非驱动FFT数组；
[0029]S5、将变频器驱动旋转和非驱动旋转下的位移信号FFT分析结果进行作差处理，处理结果存储到作差数组；
[0030]将处理结果滤除设备本身的振动，提取变频器的扰动频率和幅值；
[0031]S6、将变频器扰动频率和幅值与设定阈值进行对比，超出设定阈值时，发出报警信号并将变频器扰动频率和幅值传输给上位机，上位机根据扰动频率和幅值对变频器匹配参数进行优化。具体地，变频器扰动频率和幅值通过485通讯传输给上位机。具体地，当变频器扰动幅值大于保护轴承保护间隙的30％时，发出报警信号。
[0032]以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于位移信号的磁悬浮电机驱动性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在磁悬浮轴承控制器中增加电机驱动性能评估模块；S2、在控制算法中，建立5个位移数组，5个位移数组分别用于存储五个自由度的位移信号；每个自由度对应建立一个驱动FFT数组、一个非驱动FFT数组、一个作差数组；S3、设置变频器参数，使其驱动转子以设定转速旋转，磁悬浮轴承控制器采集转子五个自由度的位移信号，将位移信号存储在位移数组中；分别对每个自由度的位移信号进行FFT分析并将分析结果存储到对应的驱动FFT数组；S4、切断变频器电流输出，磁悬浮轴承控制器在切断的同时采集转子五个自由度的位移信号，将位移信号存储在位移数组中；分别对每个自由度的位移信号进行FFT分析并将分析结果存储到对应的非驱动FFT数组；S5、将变频器驱动旋转和非驱动旋转下的位移信号FFT分析结果进行作差处理，处理结果存储到作差数组；将处理结果滤除设备本身的振动，提取变频器的扰动频率和幅值；S6、将变频器扰动频...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱益利，张恒，于建英，李渊，
申请(专利权)人：江苏明磁动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：