用于适配磁轴承的电阻值和用于对在磁轴承中所支承的对象无传感器地进行位置确定的方法技术

本发明专利技术涉及用于磁轴承结构的无传感器式位置确定。磁性轴承结构用于借助于磁场支承对象，所述磁场一般通过电磁体产生。为了调节轴承，对象相对于轴承的位置是感兴趣的。根据电感估计可以确定对象位置。电感估计借助于最小二乘法来实施，其中可以考虑轴承的电阻。电阻例如由于温度波动而遭受一定的变化。但是，不正确的电阻值以所估计的电感误差（I）表现出来。因此建议一种方法，利用所述方法可以适配电阻。可以通过将电感误差调节为零来估计电阻。电阻适配在此由低通滤波器和I调节器组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于磁轴承结构的无传感器式位置确定。这样的磁性轴承结构用于借助于磁场支承对象、尤其是转子，所述磁场一般通过至少一个电磁体产生。
技术介绍
磁性轴承结构相对于例如具有球轴承的传统轴承结构的重要优点在于最大程度的无摩擦性。这尤其是在磨损方面是优点。另一方面由此才能够实现对非常快速转动的转子的支承。在电磁轴承结构情况下困难在于，对要支承(Iagern)的对象的位置的电子调节是绝对必要的。为此原则上需要确定对象相对于电磁体的位置。附加地可以直接确定速度，其中以所述速度实施位置变化。传统地直接利用位置传感器确定位置。但是，位置传感器的使用与一定的缺点相关联。在此情况下，尤其是可以列举位置传感器提出附加的成本，为了安装传感器需要一定的结构空间并且如果传感器失灵，则传感器可能负责整个磁轴承系统的失灵。出于该原因，在近年来建议大量用于调节磁轴承的所谓无传感器式或无位置传感器式方法。这些方法放弃使用位置传感器并且代替之试图基于电磁体的电流和电压的测量来推断出位置和可能推断出要支承的对象的速度。在此，位置传感器或者通过评估电子系统或者通过估计或观测算法代替。该估计或观测算法分别关于要支承的对象执行对当前位置的估计以及可能执行对当前速度的估计。在观察常规磁轴承时，电磁体将吸引力施加于浮动主体。该吸引力抵抗干扰力、例如浮动主体的重力。以确定的间距产生力平衡。如果主体接近电磁体，则在电流保持的情况下吸引力升高。如果主体远离电磁体，则该吸引力减小。磁轴承由于物理特性是不稳定的并且因此必须被调节。关于浮动主体的运动行为的信息例如涉及位置传感器的调节器。如果存在无传感器式磁轴承，则放弃外部传感器系统。因为即使在无传感器式磁轴承情况下也需要调节，为此通过电磁体的与空隙有关的特性而获得需要的位置信息。可以根据图I来观察借助于测量电压和电流无传感器地对磁轴承进行位置确定的基本原理。图I示出磁轴承10的原理示意图。观察到具有电磁体200的单向轴承。电磁体200的极210与要支承的对象100 —起构成空隙20，所述空隙的长度I根据对象100的位置r改变。公式权利要求1.用于适配磁轴承的电阻的值的方法，具有步骤 -借助于脉宽调制(PWM)电压操控磁轴承的至少一个电磁体，其中脉宽调制电压的时间特性曲线具有至少一个第一阶段(j=l)、尤其是充电阶段和至少一个第二阶段(j=2)、尤其是放电阶段， -测量和评估电磁体的电流i和电压u用于在第一阶段(j=l)中和在第二阶段(j=2)中确定第一和第二电感值Xj| / L2 ， -估计、尤其是最小二乘估计第一阶段(j=l)的第一电感值和第二阶段(j=2)的第二电感值￡,;，其中在估计电感值、1 1时，考虑磁性轴承、尤其是磁性轴承的电磁体的电阻Rn， _确定电感误差 和 -通过以下方式适配电阻，即将电感误差a￡调节成零。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，电阻适配由低通滤波器和I调节器组成。3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，电感误差借助于低通滤波 被滤波。4.根据权利要求I至3之一所述的方法，其特征在于，电感误差Afl借助于I调节器S良:-AL被调节成零。5.用于无传感器地相对于磁性轴承、尤其是相对于磁性轴承的电磁体对在磁性轴承中所支承的对象进行位置确定的方法，具有以下步骤 -借助于脉宽调制(PWM)电压操控磁轴承的至少一个电磁体，其中脉宽调制电压的时间特性曲线具有至少一个第一阶段(j=l)、尤其是充电阶段和至少一个第二阶段(j=2)、尤其是放电阶段， -测量和评估电磁体的电流i和电压u用于在第一阶段(j=l)中和在第二阶段(j=2)中确定第一和第二电感值Cf、, -估计、尤其是最小二乘估计第一阶段(j=l)的第一电感值￡f和第二阶段(j=2)的第二电感值f,;:，其中在估计电感值时，考虑磁性轴承、尤其是磁性轴承的电磁体的电阻Rn， -根据所估计的电感值￡^、@计算对象相对于磁性轴承的位置。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用根据权利要求之一I或2所述的方法来确定电阻Rn。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，为了计算对象的位置，使用从所估计的电感值￡^'、求平均的电感I。8.根据权利要求5至7之一所述的方法,其特征在于,从所估计的电感值中计算对象的速度。9.根据权利要求5至8之一所述的方法，其特征在于，在第一阶段(j=l)中在N1个测量点处并且在第二阶段(j=2冲在N2个测量点处测量电流(其中Is 二 O____,Nj - IX10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对于第一阶段(j=l)并且对于第二阶段(j=2)分别从在％个测量点处所测量的电流值(其中k] = 0, . . ., N; — I)中形成电流平均值Ij。11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，对于第一阶段(j=l)并且对于第二阶段(j=2)，尤其是借助于最小二乘法分别确定电流初始条件和电流最终条件tf..并且从这些条件中确定第一阶段(j=l)和第二阶段(j=2)的电流偏移A.i:.=丨，其中电流偏移M::进入到电感值Ef、的估计中。12.根据权利要求10和11所述的方法，其特征在于，借助于 -从电流初始条件和电流最终条件所确定的电流偏移At — ... L , — ,, -测量点的数量H -第一阶段(j=l)和第二阶段(j=2)的电流平均值\ ,和 -第一阶段(j=l)和第二阶段(j=2)的所估计的电感值Df的差， 来计算电感的平均值H并且从中计算对象的位置和/或速度。全文摘要本专利技术涉及用于磁轴承结构的无传感器式位置确定。磁性轴承结构用于借助于磁场支承对象，所述磁场一般通过电磁体产生。为了调节轴承，对象相对于轴承的位置是感兴趣的。根据电感估计可以确定对象位置。电感估计借助于最小二乘法来实施，其中可以考虑轴承的电阻。电阻例如由于温度波动而遭受一定的变化。但是，不正确的电阻值以所估计的电感误差(I)表现出来。因此建议一种方法，利用所述方法可以适配电阻。可以通过将电感误差调节为零来估计电阻。电阻适配在此由低通滤波器和I调节器组成。文档编号F16C32/04GK102812262SQ201180016689 公开日2012年12月5日 申请日期2011年3月8日 优先权日2010年4月1日专利技术者T.格吕克, C.巴克曼, G.巴赫迈尔, D.贝格曼, W.克梅特米勒, A.库吉 申请人:西门子公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T格吕克，C巴克曼，G巴赫迈尔，D贝格曼，W克梅特米勒，A库吉，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：