基于平均功率平衡控制的磁悬浮分子泵电力失效补偿

高速磁悬浮涡轮分子泵因其高能量密度、微振动、无需润滑等优点被广泛应用于工业领域,但外部电源失效时,高速转子跌落后与保护轴承产生剧烈撞击和摩擦,将给系统带来致命损害。针对以上问题,提出一种基于平均功率平衡法的电力失效补偿控制方法。首先,设计电机能量回馈电路;其次,对Buck-Boost变换器进行数学建模,设计一种双环非线性控制器,其中电流内环使用滑模控制,电压外环使用平均功率平衡控制,并利用Lyapunov函数推导出系统的稳定性条件;最后,通过搭建磁悬浮分子泵PFCC实验平台,对所提出的方法进行实验验证。结果表明:本文所提出的方法具有快速响应和输出鲁棒性,磁悬浮转子由额定转速21 000r/min降至3 900r/min时跌落,电机的能量转化效率为96.6%,提高了磁轴承系统的安全性。

磁悬浮高速永磁电机电力失效补偿方法与实验研究

采用磁轴承的高速永磁电机在遇到电力故障时,若没有保护措施,高速旋转的转子会直接掉落在保护轴承上,影响其寿命。针对该问题,选用Buck电路作为开关变换器的主拓扑结构,提出一种基于滑模算法和PID控制的磁悬浮永磁电机电力失效补偿方法,通过PID调节器保证系统的稳定控制精度,同时利用滑模算法提高系统在大信号扰动下的响应。仿真和实验结果表明,和传统基于电压闭环PID控制方法相比,这种电力失效补偿系统具有稳定性好,动态响应速度快,鲁棒性强的特点。

基于模型辨识的磁悬浮电机电力失效补偿方法研究

控制对象模型的准确性直接关系到控制系统性能的优劣。针对传统的在磁悬浮电机电力失效补偿模型中,用一个等效电阻简单替代开关电源模块的磁轴承负载所带来的建模误差较大,控制性能较差的问题,本文首先提出了一种基于扫频原理的间接闭环频域辨识方法,提取出开关变换器闭环各频率点的频率特性后,用最小二乘法拟合出开关变换器控制系统的闭环传递函数,推导出高压DC/DC的开环模型,并在辨识模型的基础上,设计了一种基于模型辨识的数字PID高压DC/DC的控制器,解决了磁轴承系统电力失效后的补偿性能较差的问题。最后,仿真和实验验证了该方法的有效性和可行性。