王正齊，劉賢興，周靜偉，陳明易
江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江　

摘　　　要：針對(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)多變量、非線性和強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，采用基于逆系統(tǒng)理論的控制方法對(duì)其進(jìn)行解耦控制。首先簡(jiǎn)要介紹了無(wú)軸承異步電機(jī)的基本原理，推導(dǎo)出電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分和徑向懸浮力的數(shù)學(xué)模型。然后對(duì)轉(zhuǎn)矩繞組采用非線性逆解耦控制。而徑向懸浮控制所需的轉(zhuǎn)矩繞組氣隙磁鏈值可以在逆解耦控制的基礎(chǔ)上通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)獲取，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。較后進(jìn)行系統(tǒng)綜合和仿真研究。研究表明，非線性逆解耦控制方法不僅能實(shí)現(xiàn)無(wú)軸承異步電機(jī)懸浮力和旋轉(zhuǎn)力之間的解耦，而且能實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈之間的動(dòng)態(tài)解耦。

關(guān)　鍵　詞：無(wú)軸承異步電機(jī)；非線性逆解耦；懸浮力

１　引　言
無(wú)軸承電機(jī)［１�玻常菥哂袩o(wú)摩擦、無(wú)潤(rùn)滑、無(wú)機(jī)械噪聲、高速和超高速運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。在能源交通、航空航天、機(jī)械工業(yè)及機(jī)器人等高科技領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。無(wú)軸承異步電機(jī)作為無(wú)軸承電機(jī)中的一種新型電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高和易于弱磁等特點(diǎn)，是研究較早、較多的無(wú)軸承電機(jī)類(lèi)型。無(wú)軸承異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的懸浮是其定子上轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮控制繞組２種磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和懸浮力控制的解耦是無(wú)軸承電機(jī)運(yùn)行的基本要求。文獻(xiàn)［４�玻担輰�(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)采用基于轉(zhuǎn)矩控制繞組氣隙磁場(chǎng)定向的控制策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)矩和氣隙磁鏈的分別控制，但是氣隙磁鏈仍然受轉(zhuǎn)矩電流影響，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的解耦控制。而且氣隙磁場(chǎng)定向控制不僅算法復(fù)雜，還存在固有的較大轉(zhuǎn)矩限制。文獻(xiàn)［６�玻罚莶捎脽o(wú)軸承異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制方法，能做到轉(zhuǎn)矩電流與勵(lì)磁電流之間的解耦。但是其本質(zhì)上屬穩(wěn)態(tài)解耦控制，只有當(dāng)轉(zhuǎn)子磁鏈達(dá)到穩(wěn)態(tài)并保持恒定時(shí)才能實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子磁鏈之間的解耦，而不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)解耦。逆系統(tǒng)［８�玻梗莘椒ǖ膶�(shí)質(zhì)是應(yīng)用反饋線性化的方法來(lái)使得多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)解耦線性化。其基本思想是，對(duì)于給定的系統(tǒng)，先用對(duì)象的模型生成一種可用反饋方法實(shí)現(xiàn)的“逆系統(tǒng)”，將對(duì)象補(bǔ)償成具有線性傳遞關(guān)系的且已解耦的“偽線性系統(tǒng)”；再用線性系統(tǒng)的理論來(lái)完成偽線性系統(tǒng)的綜合。逆系統(tǒng)方法不必將問(wèn)題引入到幾何域中，因此具有物理概念清晰直觀，數(shù)學(xué)分析簡(jiǎn)單明了等優(yōu)點(diǎn)，便于工程應(yīng)用上推廣應(yīng)用。本文基于逆系統(tǒng)理論，對(duì)無(wú)軸承異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩繞組進(jìn)行控制，并通過(guò)轉(zhuǎn)子磁鏈和定子電流值來(lái)辨識(shí)徑向懸浮控制所需的轉(zhuǎn)矩繞組作用的氣隙磁鏈值，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮的要求。

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