第２７卷 第２期
２０１９年２月 光学精密工程
Optics and Precision Engineering Vol ．２７ No ．２ Feb ．２０１９
收稿日期：２０１８-０７-０９；修订日期：２０１８-０８-３０．
基金项目：民用航天技术预先研究项目；北京市科技计划资助项目（No ．Z １７１１００００２２１７００８）；北京市自然科学基金
资助项目（No ．３１９２０１８）文章编号 １００４-９２４X （２０１９）０２-０３４１-１１
基于平均功率平衡控制的
磁悬浮分子泵电力失效补偿
王 坤１，２*，李 腾１，２，毛 琨１，２，韩邦成１，２
（１.北京航空航天大学惯性技术重点实验室，北京１００１９１；
２.北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心，北京１００１９１）
摘要：高速磁悬浮涡轮分子泵因其高能量密度、微振动、无需润滑等优点被广泛应用于工业领域，但外部电源失效时，高速转子跌落后与保护轴承产生剧烈撞击和摩擦，将给系统带来致命损害。针对以上问题，提出一种基于平均功率平衡法的电力失效补偿控制方法。首先，设计电机能量回馈电路；其次，对Buck -Boost 变换器进行数学建模，设计一种双环非线性控制器，其中电流内环使用滑模控制，电压外环使用平均功率平衡控制，并利用Lyapunov 函数推导出系统的稳定性条件；最后，通过搭建磁悬浮分子泵PFCC 实验平台，对所提出的方法进行实验验证。结果表明：本文所提出的方法具有快速响应和输出鲁棒性，磁悬浮转子由额定转速２１０００r ／min 降至３９００r ／min 时跌落，电机的能量转化效率为９６．６％，提高了磁轴承系统的安全性。
关 键 词：磁轴承；DC ／DC ；电机能量回馈；电力失效补偿控制
中图分类号：TM ３５１；TM ３５５ 文献标识码：A doi ：１０．３７８８／OPE ．２０１９２７０２．０３４１
Power failure compensation method for magnetically suspended TMP based on average power balance control
WANG Kun １，２*，LI Teng １，２，M AO Kun １，２，HAN Bang -cheng １，２
（１．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＩｎｅｒｔｉａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ；
２．ＢｅｉｊｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＨｉｇｈ-ＳｐｅｅｄＭａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ
ＳｕｓｐｅｎｄｅｄＭｏｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）
*Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ-ｍａｉｌ：ｗａｎｇｋｕｎｇｇｇ＠１６３．ｃｏｍ
Abstract ：High -speed magnetically suspended T urbo M olecular Pumps （T M Ps ）have been widely used in industrial applications for their high energy density ，micro -vibration ，and no lubrication requirements ．However ，the Active Magnetic Bearing （AMB ）system will lose magnetic force once the main power fails ，w hich may cause severe damage to the rotor and stator systems ．In this study ，an improved Power Failure Compensation Control （PFCC ）method based on Average Power Balance Control （APBC ）was proposed ．First ，a motor energy feedback circuit was designed ．T hen ，a nonlinear controller consisting of double control loops was proposed ，of w hich the fast inner current loop used Sliding M ode Control （SMC ）and the outer voltage loop used APBC ．T he Lyapunov 万方数据