【摘 要】
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随着科学技术的不断发展和进步,真空泵作为真空获得设备的主要组成部分,高精度工业制造领域对真空泵的需求越来越大。三叶罗茨真空泵因其运行高效平稳应用也越来越广泛,罗茨泵叶片非同轴多叶片为避免碰撞,间隔角度需控制在5°以内,而真空泵驱动电机因特殊结构无法安装转速和位置传感器,并且叶片驱动电机需保证同步协调控制,由此本课题对三叶罗茨真空泵永磁电动机无传感器协同直驱控制系统进行研究。首先,针对真空泵叶片驱动
【基金项目】
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国家科技重大专项项目“智能干泵电机的研发与应用”（项目编号:2017ZX02201005-002）；
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随着科学技术的不断发展和进步,真空泵作为真空获得设备的主要组成部分,高精度工业制造领域对真空泵的需求越来越大。三叶罗茨真空泵因其运行高效平稳应用也越来越广泛,罗茨泵叶片非同轴多叶片为避免碰撞,间隔角度需控制在5°以内,而真空泵驱动电机因特殊结构无法安装转速和位置传感器,并且叶片驱动电机需保证同步协调控制,由此本课题对三叶罗茨真空泵永磁电动机无传感器协同直驱控制系统进行研究。首先,针对真空泵叶片驱动需求,设计一台1.5k W环氧树脂密封型真空泵永磁电机。借助有限元商业软件进行电磁场仿真计算,从而得到适用于三叶罗茨真空泵用驱动永磁电机设计方案及具体的电机参数。建立真空泵永磁电机的数学模型,根据矢量控制原理,基于Matlab/Simulink软件建立永磁电动机矢量控制仿真模型,实现驱动电机的高精度矢量控制。然后在矢量控制基础上,基于模型参考自适应原理进行永磁电机无传感器控制模型建立,检测其对电机转速及转子位置的估算误差,使其具有较高的可靠性和稳定性,为双电机系统的实现奠定了基础。最后在单电机无传感器控制系统的基础上,建立基于虚拟电机的偏差耦合多电机同步控制模型,并针对四种工况进行仿真,四种工况分别为:（1）单电机加2.5 N×m负载;（2）单电机加3.5 N×m负载;（3）双电机同时加随机干扰（0N×m-0.2 N×m）负载;（4）单电机转速调整。针对以上工况检测双电机转速以及转子位置跟随情况。最后根据仿真结果分析,应用基于虚拟电机的偏差耦合控制思路的双电机控制系统在本文的四种工况下,最大转子位置跟随误差为2.29°,可以保证罗茨泵叶片位置差在5°以内的要求,并具备良好的抗干扰能力。为实现三叶罗茨真空泵用永磁电机无传感器协同直驱控制问题提供有价值的参考。
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