磁轴承-转子系统动平衡特征辨识与实验

1144766066 · 发表于 2022-5-13 08:57:44

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磁悬浮电机的高速转子采用磁轴承支承，具有高转速、无需润滑等优势，有非常宽广的应用前景。磁轴承-转子系统的现场动平衡是提高电机运行性能和可靠性的关键技术之一。本文针对导致高速转子不平衡振动的根本原因，即转子几何轴、惯性主轴、传感器测量轴的不重合与相互影响，对磁轴承-转子系统动平衡特征的辨识方法和实验进行了以下研究：针对不平衡的磁悬浮电机转子，通过对导致动不平衡的因素进行分析，对系统的等效不平衡量、磁轴承控制力等各环节进行了数学建模，完成了磁轴承-转子不平衡系统的整体动力学模型。针对转子几何轴与惯性主轴不重合导致的动不平衡，采用转速自适应陷波器辨识不平衡量的大小、全数字锁相环辨识不平衡量的相位，并针对传统数字锁相环捕获带宽和抗干扰能力之间的矛盾，提出了改进的方法。仿真分析和实验证明，本方法能够成功辨识出等效不平衡量的大小和相位，精度优于通用机械平衡机。针对转子几何轴与传感器测量轴不重合导致的不平衡振动题目，采用磁轴承位移自检测的方法消除传感器的测量误差，设计了位移自检测方法的两种电路方案。通过仿真和实验证明，位移自检测方法可以有效检测转子的位置。本文设计了基于DSP+FPGA的现场动平衡数字测试平台，并设计了基于LabVIEW的磁悬浮电机上位机监控软件，采用变速积分的思想设计了改进的PID控制器，并进行了实验验证。该系统已成功应用于2.2kW和4kW磁悬浮电机磁轴承-转子控制系统。

磁轴承-转子系统动平衡特征辨识与实验

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