磁悬浮高速电机刚性转子的自动平衡方法( 二 )

Lin Chao等提出了一种基于自定心控制等效电磁力的刚性转子在线动平衡方法，有效地消除了转子不平衡对系统稳定性和运动精度的影响。

Gao Hui等将LMS算法与不平衡前馈补偿相结合，并引入H∞控制，实现自动平衡。

Zheng Shiqiang等提出一种基于坐标变换的陷波器结合前馈补偿的方法，但适用于转速变化不大的情况。

Chen Qi等将自适应陷波器和自适应频率估计器用于自动平衡，但需调整两个参数，而且仅在恒定转速下进行了验证。

针对以上研究中存在的问题，本文将极性切换自适应陷波器应用于磁悬浮高速电机刚性转子系统的自动平衡控制。

本文插图

图1 磁悬浮高速电机刚性转子结构
其创新点体现在两个方面：

第一，为实时有效地消除由不平衡力产生的与转速同频的径向振动分量，设计了自适应陷波器，以实现最小电流或电磁力控制，提高转子在高速区悬浮的稳定性；
第二，针对磁悬浮刚性转子在径向刚体临界转速附近运行时系统闭环稳定性条件不同的问题，提出了基于极性切换的自动平衡控制，并结合自适应陷波器实现AMB高速电机刚性转子系统在包含刚体临界的全转速范围内的稳定运行。

本文插图

图2 磁悬浮高速电机转子系统实验平台

本文插图

图3 系统试验平台原理示意图
研究人员针对磁悬浮高速电机刚性转子系统的不平衡振动，建立了磁悬浮高速电机刚性转子系统的径向动力学模型，通过分析自适应陷波器的原理提出了基于极性切换自适应陷波器的自动平衡策略，利用闭环系统的根轨迹得到了极性切换规律，进而构造陷波器反馈控制和前馈控制，实现磁悬浮高速电机刚性转子系统径向电磁力最小控制和在包含刚体临界的全转速范围内稳定运行。
仿真和实验均验证了多种工况下基于自适应陷波器自动平衡控制策略能够有效地抑制磁悬浮高速电机刚性转子系统不平衡同步振动及传递力。
以上研究成果发表在2020年第7期《电工技术学报》，论文标题为“基于极性切换自适应陷波器的磁悬浮高速电机刚性转子自动平衡” ，作者为巩磊、杨智、祝长生、李鹏飞。