用于控制磁悬浮系统的控制系统技术方案

用于控制磁悬浮系统的控制系统包括：传感器(101)，该传感器被配置成产生指示待磁悬浮的物体(102)的位置的位置信号；以及控制器(103)，该控制器被配置成根据位置信号来控制供应到磁悬浮系统的磁致动器的电流，以使物体磁悬浮。控制系统包括计算系统(104)，该计算系统被配置成基于识别运行来维护和更新磁悬浮系统的计算模型，在识别运行中，识别运行信号被供应到磁悬浮系统的磁致动器，并且从传感器和/或磁致动器检测对识别运行信号的响应。计算系统被配置成将与计算模型相关的量和与磁悬浮系统相关的量进行比较，以揭示与磁悬浮系统的预期操作条件的偏差。统的预期操作条件的偏差。统的预期操作条件的偏差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制磁悬浮系统的控制系统


[0001]本公开涉及一种用于控制磁悬浮系统的控制系统，例如但不是必须地，该磁悬浮系统可以是主动磁轴承“AMB”系统。此外，本公开涉及一种磁悬浮系统。

技术介绍

[0002]磁悬浮系统(例如，主动磁轴承“AMB”系统)通常用于使物体悬浮(例如，旋转或振荡)。典型应用是电机(例如，高速电机)的转子的悬浮。在许多情况下，悬浮通过平衡相反作用的磁体的吸引力和作用在待悬浮物体上的其它力来完成，其中磁体中的至少一个磁体是可控的电磁体。原则上，也能够平衡一个可控电磁体的吸引力与抵抗电磁体的吸引力起作用的其它力(例如，重力)。存在若干种不同类型的磁悬浮系统。一些系统使用永磁体材料来生成偏置磁通量，而另一些系统使用直接偏置电流来生成偏置磁通量。偏置用于使系统的操作线性化，并改善系统的控制动态。
[0003]由于磁悬浮固有的不稳定性，所以需要主动控制作用于悬浮物体(例如，电机的转子)的自由度的磁力。这种不稳定性是由当磁体与物体之间的气隙变小时在磁体与由例如铁磁材料制成的物体之间作用的磁吸引力增加的事实而导致的。控制系统通过提供适当的控制算法来确保磁悬浮系统(例如，主动磁轴承“AMB”系统)的稳定性。与AMB系统相结合，控制系统通过转子的每一端处的一组传感器捕捉转子在三维中的位置。利用此信息，控制系统通过向AMB系统的线圈供应适当的电流来估算施加在转子上的必要力。此外，角度传感器可以用于估算转子角和/或围绕几何旋转轴线的转速。
[0004]旋转机械存在一些挑战，例如，不平衡、转子动力学的变化以及由于加热和旋转膨胀引起的气隙值的变化。此外，可能需要监测系统完整性和健康状况。一个直截了当的方法是制造商选择某些参数进行监测，这些参数通常由振动水平、最大电流水平和/或最大不平衡来限定。如果磁悬浮系统超出一个或多个许用边界，则发出故障警报或警告。然而，此信息是非常有限的，且仅当磁悬浮系统已经超出所述一个或多个许用边界时才能提供通知。

技术实现思路

[0005]为了提供对各种专利技术实施例的一些方面的基本理解，下面给出了简化的
技术实现思路
。
技术实现思路
不是本专利技术的广泛概述。它既不旨在识别本专利技术的关键或至关重要的元件，也不旨在描绘本专利技术的范围。下面的
技术实现思路
仅以简化的形式提出本专利技术的一些理念，作为本专利技术的示例性实施例的更详细描述的前序。
[0006]在本文件中，词语“几何”当被用作前缀时是指不一定是任何物理对象的一部分的几何概念。例如，几何概念可以例如是几何点、几何直线或几何曲线、几何平面、非平面几何表面、几何空间或者零维、一维、二维或三维的任何其它几何实体。
[0007]根据本专利技术，提供了一种新的用于控制磁悬浮系统的控制系统，例如但不是必须地，该磁悬浮系统可以是用于使旋转元件(例如，电机的转子)悬浮的主动磁轴承“AMB”系统。
[0008]根据本专利技术的控制系统包括：
[0009]‑
传感器，该传感器被配置成产生指示待磁悬浮的物体的位置的位置信号，
[0010]‑
控制器，该控制器被配置成根据位置信号向磁悬浮系统的磁致动器的线圈供应电流，以使物体磁悬浮，以及
[0011]‑
计算系统，该计算系统被配置成基于识别运行来维护和更新磁悬浮系统的计算模型，在识别运行中，识别运行信号被供应到磁悬浮系统的线圈，并且从传感器和线圈中的至少一个检测对识别运行信号的响应，其中，计算系统被配置成将与计算模型相关的量和与磁悬浮系统相关的量进行比较，以揭示磁悬浮系统相对于计算模型的差异。
[0012]在许多情况下，上文描述的控制系统可以在异常尚未发展到对磁悬浮系统的操作产生重大影响时已经产生关于磁悬浮系统中的异常的指示，因为即使异常尚未对操作产生影响，通常也可以辨识出磁悬浮系统相对于计算模型的差异。因此，早期警告是可用的。
[0013]此外，在上文描述的控制系统中使用的算法可以进一步开发以产生平衡数据，以用于例如主动磁轴承“AMB”系统的转子的自动或半自动平衡。该算法可以被配置成例如提出在转子中的配重与孔(这些配重应当放置到这些孔中)的最佳组合，以在平衡过程中进行接下来的前进。
[0014]根据本专利技术，还提供了一种新的磁悬浮系统，其包括：
[0015]‑
待磁悬浮的物体，
[0016]‑
磁致动器，该磁致动器被配置成使物体磁悬浮，以及
[0017]‑
根据本专利技术的控制系统，用于控制被供应到磁致动器的线圈的电流。
[0018]在所附从属权利要求中描述了示例性和非限制性实施例。
[0019]当结合所附附图阅读时，将从以下具体示例性和非限制性实施例的描述中最佳地理解关于结构和操作方法的各种示例性和非限制性实施例以及其附加目标和优点。
[0020]动词“包括”和“包含”在本文件中用作开放限制，其既不排除也不要求未列举特征的存在。除非另有明确说明，否则从属权利要求中引用的特征是可相互自由组合的。此外，应当理解，在本文件中的“一”或“一个”(即，单数形式)的使用并不排除复数形式。
附图说明
[0021]将在下面从示例的意义上并参考所附附图更详细地解释示例性和非限制性实施例及其优点，在附图中：
[0022]图1a、图1b和图1c示出了根据一个示例性和非限制性实施例的包括控制系统的磁悬浮系统，并且
[0023]图2示出了根据一个示例性和非限制性实施例的磁悬浮系统的一部分的等效电路。
具体实施方式
[0024]以下描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求书的范围和/或适用性。除非另有明确说明，否则描述中提供的示例的列表和组并不是详尽的。
[0025]图1a示出了根据一个示例性和非限制性实施例的包括控制系统的磁悬浮系统。磁悬浮系统包括磁致动器105和106，这些磁致动器被配置成使物体102磁悬浮。在该示例性情
况下，磁悬浮系统是主动磁轴承“AMB”系统，并且物体102是旋转元件，例如，该旋转元件可以是电机的转子。磁致动器105是径向磁轴承，且磁致动器106是轴向磁轴承。
[0026]控制系统包括传感器101，该传感器101用于产生位置信号，该位置信号指示物体102相对于物体102的基准位置的位置。图1b示出了围绕物体102的示例性传感器布置。例如，传感器101可以包括感应传感器，其中每个感应传感器的电感取决于从所考虑的感应传感器到物体102的表面的距离。也能够存在用于基于磁致动器105和/或106的线圈的电感之间的差异来形成位置信号的手段。可以例如基于当指向所考虑的线圈的电压逐步改变时电流的变化率di/dt来估算每个线圈的电感。在该示例性情况下，不需要单独的传感器，但传感器借助于磁致动器105和/或106来实现。
[0027]控制系统包括控制器103，该控制器被配置成根据位置信号向磁致动器105和106的线圈供应电流，以使物体102磁悬浮。控制系统包括计算系统104，该计算系统被配置成基于识别运行来维护和更新磁悬浮系统的计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制磁悬浮系统的控制系统，所述控制系统包括：
‑
传感器(101)，所述传感器被配置成产生位置信号，所述位置信号指示待磁悬浮的物体的位置，以及
‑
控制器(103)，所述控制器被配置成根据所述位置信号向所述磁悬浮系统的磁致动器(105，106)的线圈供应电流，以使所述物体磁悬浮，其特征在于，所述控制系统包括计算系统(104)，所述计算系统被配置成基于识别运行来维护和更新所述磁悬浮系统的计算模型，在所述识别运行中，识别运行信号被供应到所述磁悬浮系统的线圈，并且从所述传感器和所述线圈中的至少一个来检测对所述识别运行信号的响应，其中，所述计算系统被配置成将与所述计算模型相关的量和与所述磁悬浮系统相关的量进行比较，以揭示所述磁悬浮系统相对于所述计算模型的差异。2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述计算系统(104)被配置成周期性地更新所述计算模型。3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述计算系统(104)被配置成响应于在所述磁悬浮系统的操作中的预定事件或基于在所述磁悬浮系统上测量到的参数来更新所述计算模型。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的控制系统，其中，所述磁悬浮系统的所述计算模型包括第一模型参数，所述第一模型参数取决于所述位置信号对所述线圈的电感(L1，L2，M)进行建...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：圣达有限公司，
类型：发明
国别省市：