无轴承异步电机转子不平衡振动仿真补偿

发布时间：2021-02-24 16:58

　　针对无轴承异步电机转子质量不平衡振动问题,分析了无轴承异步电机不平衡振动产生原理,采用‘旋转坐标+低通滤波’的方法将产生的不平衡振动位移前馈补偿到转子系统中。即从位移传感器中提取转子径向振动位移,将转子径向振动位移旋转变换到与转子同步旋转的坐标系上,再使变换后的信号通过一个一阶低通butterworth滤波器,获得与转子同步旋转的不平衡振动位移信号,不平衡振动位移信号在经过旋转坐标变换到静止坐标上,将获得的静止坐标系下的不平衡振动信号前馈补偿到经过反馈补偿后的转子不平衡振动位移上。搭建仿真模型,仿真结果验证了转子振动位移峰-峰值显著减小,且转子振动位移远小于气隙间隙,无轴承异步电机运行性能得以改善。 

【文章来源】：计算机仿真. 2020,37(07)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

转子质量偏心示意图

式(1)中m为转子质量,ξ为偏心距(几何中心与质心距离,不易测量)ωr为转子角速度,θ为转子初始偏向角(不易测量),结合式(1)易得转子系统不平衡振动力提取模块如图2。假设转子高速旋转时回转效应不产生作用,结合转子机械运动方程,由转子不平衡激振离心力产生的转子不平衡位移方程可表示为式(2)

转子不平衡振动补偿关键是转子径向位移信号的提取,利用位移传感器提取的转子不平衡振动位移包含两类信号,一是随机位移信号、二是与转速同频的不平衡振动信号。提取出的转子不平衡振动信号通过坐标变换到与转速同步旋转的坐标系上,此时转子不平衡振动位移内与转速同频的信号成为直流量、另一类随机位移信号还是交流量(倍频信号),将得到的信号通过低通滤波器,滤除随机位移信号,把得到的静止坐标系的不平衡位移信号,经过坐标变换到与转子同步旋转坐标系上,这个信号就是系统补偿信号,最后让提取出的信号通过前馈补偿到转子给定位移信号上[13],使不平衡振动力不对系统产生作用,这样就大大减小系统不平衡振动,使得转子能够在要求下稳定运行。图3中考虑到实际转子初始相位角θ的影响(初始相位角一般很小),给定一个可调节小时钟信号,在转子系统旋转时,给定的时钟信号抵消部分初始相位角值,减小初始相位角的影响。位移传感器测得转子径向振动位移信号为α、β,此信号中包含转子不平衡振动信号与转子随机位移信号(无规律信号),将此信号由静止坐标变化到与转子同步旋转坐标系上如式(5)。将αs1、βs1信号通过低通滤波器(一阶低通butterworth滤波器,通带边缘频率为50Hz),滤除倍频信号,得到直流信号αs2、βs2,将直流信号通过坐标变换[14]如式(6),最后得到转子不平衡振动位移补偿信号αc、βc。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]无轴承异步电机新型直接转矩控制研究[J]. 陈林,杨泽斌,陈正,李方利.  信息技术. 2017(12)
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[7]无轴承异步电机的不平衡振动补偿控制[J]. 路春晓,卜文绍,祖从林.  电气传动. 2015(05)

硕士论文
[1]无轴承异步电机及其控制系统优化设计研究[D]. 余佩玉.江苏大学 2016



本文编号：3049675