【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无轴承永磁电机控制，尤其涉及一种超洁净泵用永磁无轴承电机的自适应流量匹配悬浮控制方法。
技术介绍
1、永磁无轴承同步电机是采用了磁悬浮技术的高性能永磁同步电机,它具有无摩擦、磨损、无需润滑、寿命长、能实现高速、高精运行,在航空航天、石油化工、飞轮储能和人工心脏泵等领域具有广阔的应用前景,解决了在高真空领域中机械轴承润滑油选型困难等问题,由于不存在机械轴承润滑油泄漏、金属碎屑污染,非常适合高洁净度领域，
2、超洁净泵用永磁无轴承电机属于薄片型无轴承电机,其转子内置在泵中,在工作时,当泵的流量发生变化,会产生一定的流量脉动,对转子所在叶轮产生一个径向不平衡力,径向不平衡力会随着流量的改变而改变,对转子在径向位置的稳定产生影响,甚至会导致转子位置发生偏移,引起系统的振动和不稳定,对于上述结果,大多采用径向被动或主动磁轴承,磁轴承可以提供必要的支撑力,以抵消由于脉动产生的不平衡径向力,从而保持转子的悬浮和稳定性。但同时增加了系统的结构复杂程度,增加了体积与重量,降低了电机的功率密度。因此需要一种方案来解决上述问题。
3、需要说明的是，上述内容属于专利技术人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种在于解决超洁净泵用永磁无轴承电机由于流量脉动导致系统不稳定的问题的超洁净泵用永磁无轴承电机的自适应流量匹配悬浮控制方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提出了一种超洁净泵用永磁无轴承电机的
3、s1:通过位移传感器获得转子沿径向相互垂直的x向位移和y向位移,空载时,将x向的给定位移信号x*和位移实时信号x送入x向位移控制器,得到x向磁悬浮力信号fx*,将y向的给定位移信号y*和位移实时信号y送入y向位移控制器,得到y向磁悬浮力信号fy*；
4、根据fx*和fy*得到d-q轴电流公式为：
5、fx*＝(km+kl)·(i2d*·ψ1d+i2q*·ψ1q) (1)
6、fy*＝(kl-km)·(i2q*·ψ1d-i2d*·ψ1q) (2)
7、
8、式(1)、(2)、(3)中ψ1d和ψ1q分别为驱动绕组在d轴和q轴上的气隙磁链分量；i2d*、i2q*分别为悬浮绕组在d、q轴上的参考电流分量；p1和p2分别为驱动绕组和悬浮绕组的极对数；lm2为悬浮绕组的互感；l为定子铁芯有效长度；r为转子外径；μ0为真空磁导率；n1、n2分别为驱动绕组匝数和悬浮绕组匝数；kn1；kn2为驱动绕组和悬浮绕组的绕组因子；
9、s2:将计算得到参考电流的i2d*和i2q*与实际电流i2d和i2q比较送入pi控制器中得d轴悬浮控制电压ud*和q轴悬浮控制电压uq*,通过逆park变换将ud*和uq*转换为ua和ub两相电压,将ua与ub通过svpwm,得到两相逆变器输入信号进而驱动电机；
10、s3:当泵头中有流体通过时,根据流量计算作用在转子上的径向力,根据流量计算径向力的公式为：
11、f＝ρgkrhd2b2 (5)
12、
13、式(5)和(6)中,h是泵扬程,d2是叶轮半径,b2包括盖板的叶轮出口宽度,kr实验系数,qn最高效率点的流量。
14、s4:将计算得到的径向力沿x向和y向分解,分解得到的fx和fy分别送入悬浮力x向补偿器中和悬浮力y向补偿器中计算d-q轴补偿电流id和iq；
15、补偿电流id和iq通过pi控制器得到d-q轴补偿电压ud和uq,通过逆park变换将ud*和uq*转换为ua*和ub*两相补偿电压,将ua*与ub*通过svpwm,得到两相逆变器输入补偿信号进而驱动电机,实现电机的流量自适应控制。
16、s5:对于流量精准控制,采用了模型预测控制(mpc)技术,通过建立一个预测模型来预测未来的流量变化,该预测模型是基于历史数据和当前状态的数学模型,根据输入变量(如泵的转速、扬程等)和系统参数来预测未来的流量。
17、s6:预测模型采用了一种多变量时间序列分析方法,即自回归积分滑动平均(arima)模型,来建模流量的动态变化。arima模型能够捕捉流量的自相关性,提供准确的流量预测；
18、s7:在预测模型建立后,将预测的流量值作为控制目标,并据此调整电机的控制策略。控制器根据预测流量值和实际流量值的差异,自动调整电机的运行状态,以减少流量脉动对系统稳定性的影响；
19、s8:同时,对于系统的自适应控制,采用一种自适应pi控制方法,用于动态调节pi控制器的参数,以确保系统在不同工作环境下的稳定性和性能。该方法包括以下步骤：
20、(1)实时误差计算：,将实际流量与与预期流量进行比较,获得误差δyt；
21、(2)自适应参数调节：基于误差信号δyt。采用自适应算法对pi控制器的参数进行调节。具体而言,pi控制器的比例增益ki和积分时间常数kp。根据实时误差信号的大小和变化趋势进行动态调整。调节公式如下：
22、kp(t)＝kp(0)+δkp (10)
23、ki(t)＝ki(0)+δki (11)
24、其中,kp(0)和ki(0)是初始的比例增益和积分时间常数,δkp和δki是根据实时误差信号δyt计算得到的增量；
25、(3)反馈控制:通过实时反馈机制监测系统状态,包括转子位置、流量变化等,以及根据实时误差信号对pi控制器参数进行调节。这确保了系统能够及时响应外部环境变化,并保持稳定的控制性能。
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1.一种超洁净泵用永磁无轴承电机的自适应流量匹配悬浮控制方法,包括泵头、转子和定子,转子为一对级式表贴式永磁体,定子具有八个绕组线槽,通过跨距为二的定子线圈构成分布式二相对称绕组结构,其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种超洁净泵用永磁无轴承电机的自适应流量匹配悬浮控制方法,包括泵头、转子和定子,转子为一对级式表贴式永...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琼，张志军，辛志铎，
申请(专利权)人：迅势科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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