詹立新 周 凯



基于径向力反馈的无轴承异步主轴电机悬浮控制

詹立新 周 凯

（清华大学精仪系 北京 100084）

针对传统无轴承异步电机径向悬浮力控制受转矩绕组磁场定向准确性影响、系统控制延迟导致相位裕度降低等问题，提出一种基于径向力反馈的无轴承异步主轴电机悬浮控制方法。通过探测线圈法检测两套绕组的气隙磁链分量，依此计算出两套绕组产生的径向悬浮力大小，并将其作为反馈信号引入到悬浮闭环控制系统中，从而有效消除由系统控制延迟导致的相位裕度降低的影响。仿真和实验结果验证了所提出控制方法的有效性。实验结果表明，相比常规悬浮控制系统，基于径向力反馈的无轴承异步主轴电机悬浮控制系统具有更好的响应性能、阻尼特性及鲁棒性。

无轴承异步主轴电机 径向力反馈 悬浮控制 探测线圈

0 引言

无轴承异步电机是一种集电机与磁轴承功能于一体的新型电机形式。它不仅继承了传统磁轴承无润滑、无磨损和无机械噪声等优点，而且还具有体积小、功耗低等优势[1-3]，从而受到广泛关注和研究。在传统无轴承异步电机控制中，为了实现准确的径向悬浮力控制，常常需要获取精确的转矩绕组磁场和悬浮绕组磁场相位及幅值信息。而在常规采用矢量控制器的悬浮控制系统中，电机转矩绕组气隙磁场信息常通过磁场定向矢量控制器获取[4-6]。在这种情况下，电机转矩控制器和径向悬浮力控制器的工作是相互关联的，彼此之间需要传递气隙磁链信息。……