【技术实现步骤摘要】
一种单绕组无轴承磁通切换电机直接磁链控制方法及系统
本专利技术属于电机控制
，具体涉及一种单绕组无轴承磁通切换电机直接磁链控制方法及系统。
技术介绍
单绕组无轴承磁通切换电机利用空间对称绕组对气隙磁场进行相反方向调制，从而产生满足转子悬浮运行悬浮力。为了实现转子悬浮状态旋转运行，六相绕组中需要同时流过控制转子切向旋转的转矩电流分量和控制转子径向悬浮的悬浮电流分量，即利用一套绕组同时实现转子转矩和悬浮力控制。目前，单绕组无轴承磁通切换电机的转矩及悬浮力一般采用电流闭环控制，通过转速和位移负反馈调节相电流在转子dq旋转坐标系上的分量来控制转矩和悬浮力的产生，并采用滞环控制或正弦脉宽调制方法(SPWM)实现相电流给定的实时跟踪，从而控制气隙磁场，进而达到控制转矩及悬浮力的目的，实现转子的悬浮旋转。这种方法是对转矩及悬浮力的间接控制，使得转矩及悬浮力控制的准确性和快速性受到限制，存在动态响应慢的缺点，且需要进行大量的定转子的旋转坐标变换，控制算法复杂。针对六相对称绕组结构的单绕组无轴承磁通切换电机，其拥有五个自由度，其中四个自由度用于控制转矩及悬浮力，还剩下一个自由度可控。若该自由度缺乏有效控制，会带来直接控制系统稳态性能的下降，例如相电流谐波分量增大、损耗增大、负载能力降低、稳态悬浮脉动增大等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单绕组无轴承磁通切换电机直接磁链控制方法及系统，该方法及系统有利于提高转矩和悬浮力控制的精确性，同时降低零序电流。为实现上述目的，本专利技...
【技术保护点】
1.一种单绕组无轴承磁通切换电机直接磁链控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)利用电流传感器及AD转换通道，检测出六相绕组电流i
【技术特征摘要】
1.一种单绕组无轴承磁通切换电机直接磁链控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)利用电流传感器及AD转换通道，检测出六相绕组电流iA～iF；利用转子位置角传感器及检测通道，检测出转子位置角θr；利用转子X和Y方向径向位移传感器及检测通道，检测出转子X和Y方向径向位移x、y；
(2)把六相绕组电流iA～iF送入T6坐标变换模块，输出转矩平面电流iαT、iβT，悬浮平面电流iαS、iβS以及零序平面电流i01、i02：
其中T6矩阵为：
(3)把转矩平面电流iαT、iβT，转子位置角θr送入转矩平面磁链模型，得到转矩平面磁链ψαT、ψβT和转矩平面磁链幅值|ψsT|：
其中LT是转矩平面电感值，ψfαT、ψfβT是永磁磁链矢量ψf在转矩平面静止坐标系上的投影，ψf是永磁磁链矢量幅值；
(4)将电磁转矩误差ΔTe、转矩角δ、转矩平面磁链幅值增量Δ|ψST|、转矩平面磁链幅值|ψST|送入转矩角变化量计算模块，得到转矩角变化量Δδ：
其中Pn为电机极对数；
(5)将转矩角变化量Δδ，转矩平面磁链ψαT、ψβT，转矩平面磁链幅值给定值转矩平面磁链幅值|ψST|，同步角速度ωr送入转矩平面磁链增量计算模块，得到转矩平面磁链增量ΔψαT、ΔψβT：
其中Ts为控制周期；
(6)将X方向径向位移给定值x*减去X方向径向位移x，Y方向径向位移给定值y*减去Y方向径向位移y，所得差值分别送入X方向径向位移PI控制器和Y方向径向位移PI控制器，输出期望悬浮力值和Fy*：
其中kp为PI控制器的比例放大系数，kI为PI控制器的积分放大系数；
(7)将X方向径向位移x乘以前馈系数K2/LS后，与X方向期望悬浮力值相加，再减去X方向不可控偏心磁拉力Fxp，最后乘以系数LS/K，得到悬浮平面dS轴磁链期望值将Y方向径向位移y乘以前馈系数K2/LS后，与Y方向期望悬浮力值相加，再减去Y方向不可控偏心磁拉力Fyp，最后乘以系数LS/K，得到悬浮平面qS轴磁链期望值
(8)将悬浮平面dSqS轴磁链期望值送入坐标变换模块，得到悬浮平面αSβS轴磁链期望值
(9)将悬浮平面电流iαS、iβS，悬浮力系数K，悬浮力相位差转子位置角θr，X方向径向位移x，Y方向径向位移y送入悬浮平面磁链模型，得到悬浮平面αSβS轴磁链实际值ψαS、ψβS：
(10)将悬浮平面αSβS轴磁链期望值减去悬浮平面αSβS轴磁链实际值ψαS、ψβS，得到悬浮平面磁链增量ΔψαS、ΔψβS：
(11)将转矩平面磁链增量ΔψαT、ΔψβT和悬浮平面磁链增量ΔψαS、ΔψβS送入期望电压矢量计算模块，得到转矩平面期望电压悬浮平面期望电压
(12)将零序电流期望值减去零序电流实际值i02，再送入PI调节器，得到零序平面期望电压
(13)将转矩平面期望电压悬浮平面期望电压零序平面期望电压送入占空比调制模块，输出占空比DA～DF，同时控制六相单绕组无轴承磁通切换电机转矩、悬浮力、零序电流，实现电机转子悬浮旋转。
2.根据权利要求1所述的一种单绕组无轴承磁通切换电机直接磁链控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中，电磁转矩误差ΔTe、转矩角δ、转矩平面磁链幅值增量Δ|ψST|的计算方法为：
(4.1)将电磁转矩给定值减去电机电磁转矩Te，得到电磁转矩误差ΔTe：
(4.2)将转矩平面磁链ψαT、ψβT送入位置角计算模块，输出转矩平面磁链矢量ψST＝ψαT+jψβT在转矩平面所处的位置角θψST，再减去转子位置角θr，得到转矩角δ：
(4.3)将转矩平面磁链幅值给定值减去转矩平面磁链幅值|ψST|得到转矩平面磁链幅值增量Δ|ψST|：
3.根据权利要求1所述的一种单绕组无轴承磁通切换电机直接磁链控制方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：周扬忠，黄政凯，钟天云，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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