无轴承交替极永磁电机最大合成悬浮力限幅控制

    无轴承永磁电机能够实现无接触的高速磁悬浮运行，可以满足电机告诉、大功率的发展趋势，同时相较于其他非接触轴承电机技术，系统结构简单、轴向利用率高，在诸多领域具有应用价值。然而，表贴式无轴承永磁同步电机悬浮控制依赖转子位置信息，悬浮和转矩控制需要解耦运算，控制策略叫复杂。为解决表贴式无轴承永磁电机的不足，日本学者提出交替极转子结构的无轴承永磁电机。

    交替极转子磁路能够使该无轴承永磁电机悬浮控制独立于转矩控制，降低控制复杂度，提高系统可靠性。

    文献分析不同定子结构对该电机悬浮性能的影响；文献实现一种"C"型定子结构的无轴承交替极永磁电机；文献则研究一种双层转子的无轴承交替极永磁电机；文献设计了外转子无轴承交替极永磁电机结合；文献通过优化定子齿槽结构提高电机悬浮性能。文献将自抗扰控制应用于无轴承交替极永磁电机悬浮控制；文献研究了无轴承交替极永磁电机直接悬浮力控制；文献设计了无轴承交替极永磁电机H悬浮控制器；文献针对无轴承交替极永磁电机提出零电流同轴位置检测算法。

    上述文献综述显示关于无轴承交替极永磁电机研究集中在本体和控制策略。但是，无论本体研究还是控制策略研究，在电机悬浮控制的实现过程，均采用X和Y两自由度的独立悬浮控制。本文在推导该电机悬浮力数学模型的基础上，通过研究发现传统双自由度独立悬浮控制策略，仅在特定转子位置能够保证最大悬浮输出，导致悬浮系统降额运行。为解决此问题，本文提出最大合成悬浮力限幅控制策略，并详细阐述该控制策略的原理及具体实现方法。最后，为验证所提策略的正确性，在一台原理样机上进行相关仿真及实验验证。