專利名稱：無軸承永磁同步電機(jī)的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力傳動(dòng)控制設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無軸承永磁同步電 機(jī)的控制器。
背景技術(shù)：
無軸承永磁同步電機(jī)繼承了磁軸承支承電機(jī)的無潤(rùn)滑、無磨損、無機(jī)械噪聲 等特點(diǎn)，在機(jī)床電主軸、渦輪分子泵、離心機(jī)、壓縮機(jī)、機(jī)電貯能、航空航天等 特殊電氣傳動(dòng)領(lǐng)域具有廣泛的使用前景。無軸承永磁同步電機(jī)是一類多變量、非 線性、強(qiáng)耦合的被控對(duì)象,其徑向位置、轉(zhuǎn)速難以通過外加的信號(hào)準(zhǔn)確地控制。 若要實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮和運(yùn)行，必須對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩力和懸浮力進(jìn)行解耦控制。
目前，無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩和懸浮力解耦控制采用矢量控制。相對(duì)于矢
量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制具有控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速響應(yīng)快，優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能，對(duì)
電機(jī)參數(shù)表現(xiàn)出強(qiáng)的魯棒性等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的懸浮力矢量控制中，系統(tǒng)過多依賴于
電機(jī)參數(shù)以及矢量坐標(biāo)變換的復(fù)雜性使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理論分析的
結(jié)果；懸浮力處于開環(huán)狀態(tài)，限制了懸浮力控制的精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能；采用電
流跟蹤型逆變器，逆變器開關(guān)頻率高，逆變器容量利用率不高。
為進(jìn)一步提高無軸承永磁同步電機(jī)的動(dòng)態(tài)工作性能，更好的實(shí)現(xiàn)無軸承永磁
同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力的解耦控制，需采用一些新的控制技術(shù)和新的控制方法。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種既可使無軸承永磁同步電機(jī)具有 優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)控制性能，抗電機(jī)參數(shù)變化及抗負(fù)載擾動(dòng)能力強(qiáng)，又 能有效地提高無軸承永磁同步電機(jī)的各項(xiàng)控制性能指標(biāo)，如動(dòng)態(tài)響應(yīng)
速度、穩(wěn)態(tài)跟蹤精度及參數(shù)魯棒性的無軸承永磁同步電機(jī)控制器。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是無軸承永磁同步電機(jī)的控制器，包括直
接轉(zhuǎn)矩控制器和懸浮力直接控制器；
直接轉(zhuǎn)矩控制器用于生成無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組控制電壓源逆變器開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器對(duì)轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制；
懸浮力直接控制器直接生成懸浮力繞組控制電壓源逆變器開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆 變器對(duì)懸浮力繞組磁鏈和轉(zhuǎn)子徑向懸浮力進(jìn)行直接控制。
所述直接轉(zhuǎn)矩控制器進(jìn)一步由兩個(gè)pi控制器、轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器、 參考磁鏈生成模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊svm組成；轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀
測(cè)器用于在線計(jì)算出轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈幅值v^和相位《及電機(jī)轉(zhuǎn)矩re;轉(zhuǎn)速指令值 ^和實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速w的比較差值經(jīng)pi控制器調(diào)制后生成轉(zhuǎn)矩指令值r/， r/與轉(zhuǎn)矩實(shí) 時(shí)值7;的比較差值，再經(jīng)？1控制器調(diào)制后生成轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈相位角增量么&然 后參考磁鏈生成模塊根據(jù)A3與轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈幅值指令值^r及實(shí)時(shí)磁鏈幅值t^
和相位姓成電壓指令值C/"和[&，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM調(diào)制后生成
電壓源逆變器開關(guān)信息，驅(qū)動(dòng)逆變器實(shí)現(xiàn)無軸承永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制。 所述懸浮力直接控制器由兩個(gè)pid控制器、懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器、懸浮
力估算模型、力/磁鏈轉(zhuǎn)換模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM組成；懸浮力估算 模型用于計(jì)算出懸浮力靜止坐標(biāo)分量Fa和首先轉(zhuǎn)子位置指令值X'和/分別
與傳感器獲得的位移值x和少的比較差值經(jīng)pid控制器調(diào)制后生成懸浮力指令值 F/和尸/，然后F/和F/分別與F"和F-的比較差值經(jīng)力/磁鏈轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)
模塊svm調(diào)制后得到電壓源逆變器開關(guān)信息，驅(qū)動(dòng)逆變器實(shí)現(xiàn)無軸承永磁同步
電機(jī)懸浮力直接控制。
所述轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器由電流Clark變換、轉(zhuǎn)矩繞組電壓計(jì)算模塊、
磁鏈觀測(cè)模型和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)模型組成；轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的輸入為電機(jī)轉(zhuǎn)
矩繞組定子相電流&、 &、電壓源逆變器直流電壓i4c和逆變器的開關(guān)狀態(tài)，輸出
為轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈幅值^i和相位0 、轉(zhuǎn)矩繞組合成氣隙磁鏈幅值^a和相位^及轉(zhuǎn)
矩Te;磁鏈幅值^!及相位0將用于參考磁鏈生成模塊，氣隙磁鏈幅值^^及相
位//將用于轉(zhuǎn)子徑向懸浮力估算，轉(zhuǎn)矩7;將作為轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制的反饋量。
所述懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器由電流Clark變換、懸浮力繞組電壓計(jì)算模塊和 懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)模型組成；懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器的輸入為電機(jī)懸浮力繞組 定子相電流i。、 &、電壓源逆變器直流電壓&和逆變器的開關(guān)狀態(tài)，輸出為懸浮 力繞組磁鏈幅值^2及相位;i;磁鏈幅值^2及相位"每用于轉(zhuǎn)子徑向懸浮力估算；
生成懸浮力繞組磁鏈增量，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制懸浮力估算模型根據(jù)無軸承電機(jī)轉(zhuǎn)子徑向懸浮力公式在線計(jì)算出懸浮力尸 、 i> 作為懸浮力閉環(huán)控制的反饋量。懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器及懸浮力估算模型將作為 懸浮力直接控制器的組成部分。
本實(shí)用新型的原理是改變傳統(tǒng)無軸承永磁同步電機(jī)采用矢量控 制的策略，設(shè)計(jì)了一種無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制器 對(duì)無軸承永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子徑向懸浮力進(jìn)行獨(dú)立控制。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于-
1.采用轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制方法，將無軸承永磁同步電機(jī)復(fù) 雜非線性強(qiáng)耦合系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子徑向懸浮力控制問題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單 的直接轉(zhuǎn)矩控制和直接懸浮力控制兩個(gè)直接控制子系統(tǒng)的獨(dú)立控制 問題，很容易實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和懸浮力之間的獨(dú)立控制，可獲得優(yōu)良的 電機(jī)運(yùn)行性能。
2.用轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制方法來實(shí)現(xiàn)無軸承永磁同步電機(jī)高性能控制， 具有控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速響應(yīng)快，優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能，對(duì)電機(jī)參數(shù)表現(xiàn)出強(qiáng)的魯 棒性等優(yōu)點(diǎn)，完全擺脫了傳統(tǒng)矢量控制過多依賴于電機(jī)參數(shù)、復(fù)雜的矢量坐標(biāo)變 換、電流跟蹤型逆變器開關(guān)頻率高和逆變器容量利用率不高的缺點(diǎn)。也擺脫了處 于開環(huán)狀態(tài)的懸浮力矢量控制對(duì)懸浮力控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的限制。
本實(shí)用新型構(gòu)造的無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制 器，提高了無軸承永磁同步電機(jī)控制性能，而且可推廣到其它無軸承 電機(jī)控制系統(tǒng)。無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制方法的應(yīng) 用前景是非常廣闊的，轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制方法在其它類型的無軸 承電機(jī)中也具有非常廣闊的應(yīng)用價(jià)值。

圖1是由坐標(biāo)變換11、轉(zhuǎn)矩繞組電壓計(jì)算模塊12、轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈觀測(cè)模型 13以及轉(zhuǎn)矩觀測(cè)模型14組成的無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器 IO的原理圖。
圖2是由兩個(gè)P1控制器24、 25、轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器10、參考磁鏈 生成模塊21和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM 22組成的無軸承永磁同步電機(jī)直接 轉(zhuǎn)矩控制器20的原理圖。
圖3是由坐標(biāo)變換31、懸浮力繞組電壓計(jì)算模塊32和懸浮力繞組磁鏈觀測(cè) 模型33組成的無軸承永磁同步電機(jī)懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器30的原理圖及懸浮力 估算模型34的原理圖。
圖4是由兩個(gè)PID控制器43、 44、懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器30、懸浮力估算 模型34、力/磁鏈轉(zhuǎn)換模塊41和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM 42組成的無軸承永 磁同步電機(jī)懸浮力直接控制器40的原理圖。
圖5是由直接轉(zhuǎn)矩控制器20和懸浮力直接控制器40組成的無軸承永磁同步 電機(jī)轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制器50的原理框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施方式是基于無軸承永磁同步電機(jī)樣機(jī)本體，將轉(zhuǎn)矩和懸 浮力直接控制系統(tǒng)等效為轉(zhuǎn)矩直接控制和懸浮力直接控制兩個(gè)子系統(tǒng)。對(duì)于轉(zhuǎn)矩 直接控制子系統(tǒng)，構(gòu)造由兩個(gè)PI控制器、轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器、參考磁
鏈生成模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM組成的帶有轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)的直接
轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，首先采用轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器來獲取直接轉(zhuǎn)矩控制所需的
轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩信息；然后將所觀測(cè)的轉(zhuǎn)矩繞組實(shí)時(shí)磁鏈和轉(zhuǎn)矩信息應(yīng)用于 直接轉(zhuǎn)矩控制器，生成轉(zhuǎn)矩繞組控制電壓源逆變器開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器對(duì)轉(zhuǎn)矩 繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制。對(duì)于懸浮力直接控制子系統(tǒng)，構(gòu)造由兩個(gè)PID 控制器、懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器、懸浮力估算模型、力/磁鏈轉(zhuǎn)換模塊和空間矢 量脈寬調(diào)制模塊SVM組成的帶有轉(zhuǎn)子位移和懸浮力雙閉環(huán)的懸浮力直接控制子 系統(tǒng)，首先采用懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器來獲取懸浮力繞組磁鏈信息；然后由懸浮 力估算模型根據(jù)轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮力繞組磁鏈在線計(jì)算出懸浮力；在此基礎(chǔ)上，由 懸浮力直接控制器直接生成懸浮力繞組控制電壓源逆變器開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器對(duì)轉(zhuǎn)子徑向懸浮力進(jìn)行直接控制。由直接轉(zhuǎn)矩控制器和懸浮力直接控制器共同構(gòu) 成無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制器，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力進(jìn)行 獨(dú)立控制。
具體的實(shí)施分以下5步
1. 對(duì)無軸承永磁同步電機(jī)構(gòu)造轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器，如圖1所示。 轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器10由坐標(biāo)變換11、轉(zhuǎn)矩繞組電壓計(jì)算模塊12、轉(zhuǎn)矩
繞組磁鏈觀測(cè)模型13和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)模型14組成。轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器10 的輸入為電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組定子相電流/。、 /6、電壓源逆變器VSI15直流電壓&和開 關(guān)狀態(tài)，輸出為轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈幅值^^和相位e 、轉(zhuǎn)矩繞組合成氣隙磁鏈幅值v^ 和相位//及轉(zhuǎn)矩re。轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈幅值^^及相位0將用于參考磁鏈生成模塊， 合成氣隙磁鏈幅值^u及相位/z將用于轉(zhuǎn)子徑向懸浮力估算，轉(zhuǎn)矩7;將作為轉(zhuǎn)矩 閉環(huán)控制的反饋量。轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器10將作為直接轉(zhuǎn)矩控制器的一
個(gè)組成部分。
2. 形成直接轉(zhuǎn)矩控制器，如圖2所示。直接轉(zhuǎn)矩控制器20由兩個(gè)PI控制 器(24、 25)、轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器10、參考磁鏈生成模塊21和空間矢量 脈寬調(diào)制模塊SVM 22組成。轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器10在線計(jì)算出轉(zhuǎn)矩繞 組磁鏈幅值v^和相位0及電機(jī)轉(zhuǎn)矩t;。首先轉(zhuǎn)速指令值fi/和實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速w的比較差 值經(jīng)pi控制器24調(diào)制后生成轉(zhuǎn)矩指令值r/, r/與轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)值re的比較差值，
再經(jīng)PI控制器25調(diào)制后生成轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈相位角增量^&然后參考磁鏈生成模 塊21根據(jù)A^與轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈幅值指令值^r及實(shí)時(shí)磁鏈幅值t^和相位姓成電 壓指令值^/ 和t/p，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM 22調(diào)制后生成電壓源逆變
器VSI15開關(guān)信息，驅(qū)動(dòng)逆變器實(shí)現(xiàn)無軸承永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制。
3. 對(duì)無軸承永磁同步電機(jī)構(gòu)造懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器及懸浮力估算模型，
如圖3所示。懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器30由坐標(biāo)變換31、懸浮力繞組電壓計(jì)算模 塊32和懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)模型33組成。懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器30的輸入為 電機(jī)懸浮力繞組定子相電流/。、 4、電壓源逆變器VSI35直流電壓"c和開關(guān)狀態(tài)，
輸出為懸浮力繞組磁鏈幅值^2及相位;i。磁鏈幅值^2及相位;ui各用于轉(zhuǎn)子徑向懸
浮力估算。懸浮力估算模型34根據(jù)無軸承電機(jī)轉(zhuǎn)子徑向懸浮力公式
在線計(jì)算出懸浮力Fa、 Fp作為懸浮力閉環(huán)控制的反饋量。懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器30及懸浮力估算模型34將作為懸浮力直接控制器的組成部分。
4.形成懸浮力直接控制器，如圖4所示。懸浮力直接控制器由兩個(gè)PID控 制器(43、 44)、懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器30、懸浮力估算模型34、力/磁鏈轉(zhuǎn)換模 塊41和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM42組成。懸浮力估算模型34計(jì)算出懸浮力 靜止坐標(biāo)分量尸《和」F>。首先轉(zhuǎn)子位置指令值x，卩/分別與傳感器獲得的位移值 Jc和y的比較差值經(jīng)PID控制器(43、 44)調(diào)制后生成懸浮力指令值iV和尸/,然 后FZ和F/分別與^和&的比較差值經(jīng)力/磁鏈轉(zhuǎn)換模塊41根據(jù)
模塊SVM42調(diào)制后得到電壓源逆變器VSI35開關(guān)信息，驅(qū)動(dòng)逆變器35實(shí)現(xiàn)無
軸承永磁同步電機(jī)懸浮力直接控制。
5.形成無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制器，如圖5所示。由直
接轉(zhuǎn)矩控制器20和懸浮力直接控制器40共同構(gòu)成?？筛鶕?jù)不同的控制要求采用
不同的硬件或軟件來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)以上所述，便可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
生成懸浮力繞組磁鏈增量，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制
權(quán)利要求1、無軸承永磁同步電機(jī)的控制器，其特征是，該控制器包括直接轉(zhuǎn)矩控制器和懸浮力直接控制器；直接轉(zhuǎn)矩控制器用于生成無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組控制電壓源逆變器開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器對(duì)轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制；懸浮力直接控制器直接生成懸浮力繞組控制電壓源逆變器開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器對(duì)懸浮力繞組磁鏈和轉(zhuǎn)子徑向懸浮力進(jìn)行直接控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無軸承永磁同步電機(jī)的控制器，其特征是，所述 直接轉(zhuǎn)矩控制器(20)進(jìn)一步由兩個(gè)PI控制器(24、 25)、轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè) 器(IO)、參考磁鏈生成模塊(21)和空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM(22)組成；轉(zhuǎn)矩繞 組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器(10)用于在線計(jì)算出轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈幅值v^和相位6及電機(jī)轉(zhuǎn) 矩&轉(zhuǎn)速指令值6/和實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速^的比較差值經(jīng)PI控制器(24)調(diào)制后生成轉(zhuǎn)矩指令值r/， r/與轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)值7;的比較差值，再經(jīng)pi控制器(25)調(diào)制后生成轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈相位角增量么&然后參考磁鏈生成模塊(21)根據(jù)A5與轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈幅值指令值^r及實(shí)時(shí)磁鏈幅值^i和相位姓成電壓指令值t/"和w，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM (22)調(diào)制后生成電壓源逆變器VSI(15)開關(guān)信息， 驅(qū)動(dòng)逆變器實(shí)現(xiàn)無軸承永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無軸承永磁同步電機(jī)的控制器，其特征是，所述 懸浮力直接控制器(40)由兩個(gè)PID控制器(43、 44)、懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器(30)、懸浮力估算模型(34)、力/磁鏈轉(zhuǎn)換模塊(41)和空間矢量脈寬調(diào)制模 塊SVM (42)組成；懸浮力估算模型(34)用于計(jì)算出懸浮力靜止坐標(biāo)分量Fa 和i^;首先轉(zhuǎn)子位置指令值Z和/分別與傳感器獲得的位移值;c和_y的比較差 值經(jīng)PID控制器(43、 44)調(diào)制后生成懸浮力指令值iV和F/，然后iV和F/生成懸浮力繞組磁鏈增量，再經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制模塊SVM調(diào)制后得到電壓源 逆變器VSI(35)的開關(guān)信息，驅(qū)動(dòng)逆變器實(shí)現(xiàn)無軸承永磁同步電機(jī)懸浮力直接控 制。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的無軸承永磁同步電機(jī)的控制器，其特征是，所述 轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器(10)由坐標(biāo)變換(11 )、轉(zhuǎn)矩繞組電壓計(jì)算模塊(12)、分別與i^和」&的比較差值經(jīng)力/磁鏈轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈觀測(cè)模型(13)和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)模型(14)組成；轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩 觀測(cè)器(10)的輸入為電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組定子相電流/。、 /6、電壓源逆變器VSI (15) 直流電壓^r和逆變器的開關(guān)狀態(tài)，輸出為轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈幅值^^和相位e 、轉(zhuǎn)矩 繞組合成氣隙磁鏈幅值V^和相位;/及轉(zhuǎn)矩re;磁鏈幅值^i及相位0將用于參考磁鏈生成模塊，氣隙磁鏈幅值^^及相位//將用于轉(zhuǎn)子徑向懸浮力估算，轉(zhuǎn)矩7;將作為轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制的反饋量。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的無軸承永磁同步電機(jī)的控制器，其特征是，所述 懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器(30)由坐標(biāo)變換(31)、懸浮力繞組電壓計(jì)算模塊(32) 和懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)模型(33)組成；懸浮力繞組磁鏈觀測(cè)器(30)的輸入為 電機(jī)懸浮力繞組定子相電流/。、 ^、電壓源逆變器VSI (35)直流電壓&和逆變 器的開關(guān)狀態(tài)，輸出為懸浮力繞組磁鏈幅值^2及相位/l;磁鏈幅值^2及相位;i 將用于轉(zhuǎn)子徑向懸浮力估算；懸浮力估算模型(33)根據(jù)無軸承電機(jī)轉(zhuǎn)子徑向懸 浮力公式在線計(jì)算出懸浮力尸a、」F>，作為懸浮力閉環(huán)控制的反饋量。
專利摘要無軸承永磁同步電機(jī)的控制器，包括直接轉(zhuǎn)矩控制器和懸浮力直接控制器；直接轉(zhuǎn)矩控制器用于生成無軸承永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩繞組控制電壓源逆變器開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器對(duì)轉(zhuǎn)矩繞組磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制；懸浮力直接控制器直接生成懸浮力繞組控制電壓源逆變器開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器對(duì)懸浮力繞組磁鏈和轉(zhuǎn)子徑向懸浮力進(jìn)行直接控制。本實(shí)用新型由直接轉(zhuǎn)矩控制器和懸浮力直接控制器形成轉(zhuǎn)矩和懸浮力直接控制器，對(duì)無軸承永磁同步電機(jī)進(jìn)行控制，該控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)H02P27/04GK201374678SQ20092003755
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者朱熀秋, 耳 譚 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)