独立控制( 三 ) _生活百科

p1，电角频率w1），悬浮控制绕组（极对数p2，电角频率w2）。悬浮控制绕组的引入，打破了电机原旋转磁场的平衡，使得作用在转子上的磁张应力（即麦克思韦力）分布不均匀，磁通密度高的区域麦克思韦力大，反之较弱。当两套绕组满足p2=p1±1、w2=w1条件时，电机中才能产生可控的悬浮力。无轴承异步电机（p1=1，p2=2）两个磁场的相互调製使得转子左右侧气隙磁通密度不均匀，其结果产生的麦克思韦合力（即径向悬浮力）指向X 轴的正方向；两个磁场的相互作用则产生了沿Y轴正方向的悬浮力。通过转子径向位移的负反馈控制，可以控制转轴上径向力的大小和方向，从而实现转轴的悬浮。经典控制算法套用中的局限性两套绕组非独立控制的局限性由于悬浮绕组的控制对转矩绕组气隙磁链相位信息的準确度要求较高，文献[8]中指出气隙磁链相位误差不能超过15o，否则将不能稳定悬浮。在超高速套用中如採用传统算法,一般採用一套数字控制器控制一套绕组子系统，两套绕组控制子系统之间的数据传递採用双机通讯，而双机通讯至少存在着一个控制周期的相位误差，要想减少相位误差，必须缩短控制周期，目前市场上的运算较快的电机专用控制数位讯号处理器如TMS320F2407A 或ADMC401 均难以满足该电机超高速运转要求。就转速感测器而言，由于相位精度的要求和考虑控制延时，要求转子每转一周感测器至少输出48 个脉冲，如要求电机转速高达60000r·min，则感测器的回响频率则需高达48k 以上，普通光电码盘能满足这一要求但不适合高速运转，其它通用的非接触型感测器如电涡流感测器和霍尔感测器则难以满足这一要求。实验分析本文提出的悬浮子系统独立控制算法在一台无轴承异步电机原理样机上进行实验分析。悬浮控制系统採用一片DSP（TMS320F2407A）实现其独立控制，转矩绕组採用另一片DSP 实现经典的V/ f调速控制，两片DSP 完全独立运行，实验中不需要转速感测器信号。实验样机参数：额定功率p1N=120W，额定转速nN=3000 r/min，转子重量Gr=10N，转动惯量J=0.00034kg·m，电机气隙长度d=250mm，辅助机械轴承间隙值d1=200mm，转矩绕组：p1=1，R1s= 33.15W，R1r=24.51 W，L1s=1.31H，L1r=1.31H，L1m= 1.23H；控制绕组：p2=2，L2m=0.009H 。电机稳态转速为50r/min和3000 r/min 时转子沿x、y方向上径向跳动位移、悬浮控制绕组的相电流。其中转子径向跳动稳态值小于40mm，速度较高时转子径向跳动稳态值小于30mm，电机实现平稳悬浮电机转速从1500 r/min 突然加速到3000 r/min 的过渡特性，从上向下依次为x、y方向上径向跳动位移dx、dy、转速nr过渡过程、转矩绕组相电流iA1、悬浮控制绕组的相电流iA2 。可以看出，转速突变电磁转矩必然随之变化，但对径向悬浮（位移）没有明显影响，可见悬浮控制子系统实现了独立控制。实验过程中，电机从50 r/min 到6000 r/min 的範围内均能实现动态悬浮，转轴径向跳动稳态值小于40mm 。转矩绕组分别採用V/f调速控制、转子磁场定向控制或气隙磁场定向控制时，悬浮子系统独立控制性能均很稳定。结论实现无轴承异步电机的径向力悬浮绕组和转矩绕组的相互独立控制是无轴承异步电机走向实用化和超高速运行的有效手段。本文採用电压模型法辩识了电机转矩绕组的气隙磁链，并在此基础上实现了悬浮绕组的独立控制，从而使转矩绕组採用普通的变频器供电成为可行，提高了无轴承电机运行的可靠性。实验结果表明本文提出的控制算法不仅能实现无轴承电机平稳的悬浮，而在转矩绕组的控制上具有相当灵活性。