无轴承永磁同步电动机悬浮力的前馈解耦控制方法

时间：2020-01-05

     对于具有多变量、非线-眭、强耦合的无轴承永磁同步电动机悬浮与调速系统，实现电机两悬浮力分量之间以及悬浮力和电磁转矩之间的解耦控制是提高其系统一眭能的关键。建立了无轴承永磁同步电动机耦合的悬浮力模型，提出了一种前馈解耦方法，设计了前馈解耦控制器，将之串接于悬浮于系统中，实现了上述多变量之间的*解耦，进行了控制系统的仿真研究。仿真结果证实了控制方案的可行-眭，控制系统具有优良的动、静态调节-性能。

    无轴承永磁同步电动机将用于产生径向悬浮力的悬浮绕组和普通永磁同步电动机固有的转矩绕组一起叠放在定子中，从而实现转子的稳定悬浮和电磁转矩输出。无轴承永磁同步电动机具有高转速、免润滑、低噪声、**洁净等一系列优点，同时该电机具有控制简单、体积小、功率密度大等品质。
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    无轴承永磁同步电动机是一个复杂的多变量、强耦合、非线性系统，电机负载条件下其径向悬浮力和电磁转矩之间以及两个径向悬浮力分量之间存有交叉耦合关系，严重时会导致转子悬浮失败，因此无轴承电机永磁同步电动机的解耦控制是实现其稳定悬浮和调速运行的关键环节。

    迄今有关无轴承永磁同步电动机悬浮力的解耦方法，一种是采用*依赖于被控电机**模型的解析逆系统方法啪，该方法仅能实现近似解耦，对电机参数变化和负载扰动的鲁棒性较差：另一种是神经网络逆系统方法，该方法是在逆系统基础上融入了复杂的神经网络算法，但工程实现难度加大，响应变慢：此外还有一种是基于转矩绕组气隙磁场定向的解耦方法州，但该方法中转矩绕组气隙磁链幅值、相位的检测值与实际值之间误差较大，解耦效果不佳。本文应用前馈解耦方法，针对正弦波表面式无轴承永磁同步电动机，提出一种新型的悬浮力解耦策略，仿真验证该控制方案的有效性。

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