實(shí)時(shí)且精確地檢測(cè)磁軸承轉(zhuǎn)子位移信息是保證其穩(wěn)定懸浮的基礎(chǔ),在分析軸向磁軸承懸浮原理、分類及其特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,詳細(xì)地闡述了目前磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子無位移傳感器自檢測(cè)的主要的方法:PWM載波法、狀態(tài)估計(jì)法、差動(dòng)變壓器分析法和高頻信號(hào)注入法。進(jìn)一步闡述了磁懸浮軸承位移自檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),為下一步研究提供了理論基礎(chǔ)。
【部分圖文】：

磁軸承系統(tǒng)為例，其基本組成如圖1所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子處在平衡位置的時(shí)候，左右兩個(gè)線圈中只有偏置電流I，它們產(chǎn)生的控制磁通Φz(mì)1和Φz(mì)2等值反向，因此左右兩個(gè)電磁鐵產(chǎn)生的力也等值反向，它們對(duì)轉(zhuǎn)子的力作用相互抵消，轉(zhuǎn)子在平衡位置保持穩(wěn)定懸浮[5]。假設(shè)轉(zhuǎn)子受到外界擾動(dòng)，從平衡位置處向右移動(dòng)了距離z，此時(shí)傳感器會(huì)檢測(cè)到轉(zhuǎn)子移動(dòng)的距離z并將其傳遞給位移控制器，控制器計(jì)算后產(chǎn)生相應(yīng)的控制電流iz，于是左右兩個(gè)線圈中的電流變?yōu)镮+iz和I-iz，相應(yīng)的，左右兩邊的磁拉力的大小也發(fā)生改變，F(xiàn)z1增大，F(xiàn)z2減小，它們的合成力為F=Fz1-Fz2，方向向左，此力使轉(zhuǎn)子恢復(fù)到平衡位置。同樣的當(dāng)擾動(dòng)使轉(zhuǎn)子朝左偏離平衡位置時(shí)，磁軸承控制電流發(fā)生改變，磁軸承左右電磁鐵的拉力也隨之改變，轉(zhuǎn)子受到向右的合力，從而被拉回到原處。按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，磁軸承可以被分為不同的種類，如表1所示。磁軸承使得傳統(tǒng)的支承型式發(fā)生了根本性的變化，主要具有以下特點(diǎn)[6-8]:(1）由于轉(zhuǎn)子不直接和定子相接觸，兩者之間有一定氣隙，因此磁軸承沒有了機(jī)械的磨損，也無需要潤(rùn)滑，具有更高的轉(zhuǎn)速，更長(zhǎng)的壽命和更低的維護(hù)成本；（2）磁軸承可以采用數(shù)字控制，電流和位移剛度強(qiáng)，阻尼調(diào)整靈活，轉(zhuǎn)子超越臨界轉(zhuǎn)速更為安全。

單自由度磁軸承結(jié)構(gòu)

故可得到主動(dòng)磁軸承的單自由度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3所示，可以證得，若定子電流i是已知量，上面所述的系統(tǒng)就是可觀的，使用系統(tǒng)輸出i來進(jìn)行線性狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)，即可求得轉(zhuǎn)子位移量x。狀態(tài)估計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)是：無需另外注入信號(hào)以及信號(hào)處理；動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好；靜載荷能力更大；放大器相對(duì)而言結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，而且功率損耗低。狀態(tài)估計(jì)法的不足之處有：環(huán)境因素較小的變化，就對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，即系統(tǒng)魯棒性較差；存在干擾的情況下，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的時(shí)候會(huì)存在估計(jì)誤差；估計(jì)的精確性也會(huì)受到定子線圈上的電壓的影響[12]；另外對(duì)高頻系統(tǒng)進(jìn)行建模時(shí)，需要在考慮環(huán)境變化的情況下建立的精確的數(shù)學(xué)模型才是能觀的，上述的這些缺點(diǎn)使?fàn)顟B(tài)估計(jì)法的在實(shí)際中的應(yīng)用被限制了。
【相似文獻(xiàn)】

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