申请/专利权人：深圳万知达技术转移中心有限公司

申请日：2021-08-20

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN113765457B

主分类号：H02P21/26

分类号：H02P21/26;H02P21/30;H02P21/22;H02P25/02;H02K17/16;H02K1/16;H02K3/12;H02K3/28;H02N15/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2024.02.27#专利申请权的转移;2021.12.24#实质审查的生效;2021.12.07#公开

摘要：本发明公开了一种双悬浮力无轴承异步电机的矢量控制方法，首先建立了双悬浮力无轴承异步电机的数学模型，包括电机的磁链方程、电压方程、主控悬浮力方程以及辅助悬浮力方程；接着推导了双悬浮力无轴承异步电机的等效转子电阻并优化了主控悬浮力方程；最后采用基于气隙磁场定向的矢量控制方法实现双悬浮力无轴承异步电机的主控悬浮力、辅助悬浮力以及转矩的独立控制。

主权项：1.一种双悬浮力无轴承异步电机的矢量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、基于双悬浮力无轴承电机，建立其数学模型，包括磁链方程、电压方程以及悬浮力方程；所述悬浮力方程包括主控悬浮力方程和辅助悬浮力方程；S2、对主控悬浮力方程进行优化；对主控悬浮力方程的优化过程为：S2.1、构建BIM电压平衡方程： 其中，和为转矩绕组和主控悬浮力绕组的定子电压，和为其定子电流，Z1s和Z2s为其定子阻抗，和为其定子感应电动势，Xm为其互漏抗，为转子感应电动势，为转子电流，Zr为转子等效阻抗；第二项可进一步化为：Kw为主控悬浮力绕组和转矩绕组匝数比；j为虚数符号；μ、λ分别为转矩绕组和主控悬浮力绕组的磁场初始相位角；S2.2、进一步将S2.1中的第二项改写为：式中，Kw为主控悬浮力绕组和转矩绕组匝数比；S2.3、为使两套绕组的互漏感系数互逆，将悬浮力绕组电流等效为由此得到： 其中，X'm＝XmKw，；Z'2s＝Z2sK2w；X'm为等效后的Xm，Z'2s为等效后的悬浮力绕组的定子阻抗；S2.4、进一步，将转子绕组参数折算到定子绕组上，构建转子电压平衡方程： 其中，Ir'为等效后的转子电流，Xr'为等效后的转子漏抗，I2s'为等效后的悬浮力绕组定子电流，为励磁电流；其中转子感应电势由转矩绕组和主控悬浮力绕组叠加产生，进一步将转子电流化简为： 其中、和xr为转子静止时转矩绕组和主控悬浮力绕组的转子感应电动势和转子漏抗，s1和s2为转矩绕组和主控悬浮力绕组的转差率；Rr为转子电阻；和为其定子感应电动势，为转子电流，为转子感应电动势；S2.5、根据S2.4推导出主控悬浮力绕组模块的等效电阻Rre： 取Kw＝1且λ＝μ，进一步化为：S2.6、根据S2.5，同时将转矩绕组和主控悬浮力绕组线径、匝数、材料参数设为一致，进一步构建主控悬浮绕组励磁电流方程 其中，km为励磁电流系数，表示为xs为转绕组和主控悬浮力绕组的定子漏抗，Rs为定子电阻；S2.7、根据S2.6对双悬浮力无轴承异步电机的主控悬浮力方程进行优化，在传统数学公式后乘以励磁电流系数，得到： 其中，M2s1r是悬浮力绕组和转子的互感，μ0为真空磁导率；l为电机转子有效铁芯长度；r为转子半径；W1和W2分别为转矩绕组和悬浮力绕组每相串联的有效匝数；K2为常数，表示为F2x为悬浮力在x轴上的分量，F2y为悬浮力在y轴上的分量；ψ1为定子磁链，i2s为主控悬浮力绕组电流；ψ1d、ψ1q为定子磁链在d、q轴上的分量；S3、对双悬浮力无轴承异步电机的矢量控制；S4、基于S2和S3中的双悬浮力无轴承异步电机转子磁链方程、优化后的悬浮力方程和电磁转矩方程进行转子磁场定向的解耦方法为：将给定电磁转矩Te*、转子磁链ψ1r*、主控悬浮力在x、y轴上的分量F2x*、F2y*、辅助悬浮力在x、y轴上的分量F3x*、F3y*作为输入，根据式电机电磁转矩方程计算出i1sq、根据转子磁链方程计算出i1sd、根据主控悬浮力方程计算出i2sd和i2sq、根据辅助悬浮力公式计算出i3sd和i3sq。

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