《一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法》是珠海格力電器股份有限公司於2018年12月17日申請的專利，該專利的公布號為CN109787515A，授權公布日為2019年5月21日，發明人是胡餘生、郭偉林、賀永玲、胡叨福、李雪、趙聰。該發明屬於電機技術領域。
《一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法》該裝置包括：電壓檢測電路（10），用於檢測待控制的磁懸浮系統的輸入電源是否斷電；磁懸浮系統的電機控制器，用於在所述輸入電源斷電的情況下，控制所述磁懸浮系統的電機作為發電機運行；比較單元，用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果；磁懸浮系統的軸承控制器，用於根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，以將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。該發明的方案，可以解決在斷電能量回饋過程中電機能量回饋失敗影響磁懸浮軸承系統的可靠性的問題，達到提升可靠性的效果。
2021年11月，《一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法》獲得第八屆廣東專利獎金獎。
（概述圖為《一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法
- 申請人：珠海格力電器股份有限公司
- 申請日：2018年12月17日
- 申請號：201811544091X
- 公布號：CN109787515A
- 發明人：胡餘生、郭偉林、賀永玲、胡叨福、李雪、趙聰
- 公布日：2019年5月21日
- 地址：廣東省珠海市香洲區前山金雞西路789號
- 分類號：H02N15/00(2006.01)I
- 代理機構：北京煦潤律師事務所
- 代理人：朱清娟、梁永芳
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
磁懸浮軸承，是利用電磁力作用將轉子懸浮於空中，使轉子與定子之間沒有機械接觸。由於磁懸浮軸承系統常套用於高速旋轉系統，必須保證磁懸浮軸承系統電源的可靠性，特別地是在電機高速運行時突然斷電的情況下仍能保持軸的懸浮直到軸停止旋轉，2018年前常用的方法是在異常斷電時通過電機發電給磁懸浮軸承系統供電，如圖2所示，電機發的電通過電機控制器反饋到直流母線電壓上，並提供給磁懸浮軸承系統，容易得到，磁懸浮軸承系統的功耗直接影響電機回饋電流Im的大小，功耗越大，則回饋電流Im越大，反之越小；另外，由於電機在停轉過程中，其轉速越來越低，因此電機回饋電流Im也會越來越大。
如果不對磁懸浮軸承系統的功耗進行控制，當轉速降到一定程度時，其回饋電流有可能急劇增大到電機控制器保護電流Imax，導致能量回饋失敗，磁懸浮軸承系統失電，如圖3所示。此時，旋轉的轉軸會直接掉落在保護軸承上，轉軸動能轉化為摩擦熱能，轉軸和保護軸承均會受到損害，影響整個系統的壽命。
發明內容
專利目的
《一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法》的目的在於，針對上述缺陷，提供一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法，以解決2018年12月之前的技術中在斷電能量回饋過程中因磁懸浮軸承功耗大，導致電機回饋電流超過電機控制器保護電流而導致能量回饋失敗，影響磁懸浮軸承系統的可靠性的問題，達到提升可靠性的效果。
技術方案
《一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法》提供一種功耗控制裝置，包括：電壓檢測電路和比較單元；其中，所述電壓檢測電路，用於檢測待控制的磁懸浮系統的輸入電源是否斷電；所述磁懸浮系統的電機控制器，用於在所述輸入電源斷電的情況下，控制所述磁懸浮系統的電機作為發電機運行；所述比較單元，用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果；所述磁懸浮系統的軸承控制器，用於根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，以將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
可選地，所述運行參數，包括：電機回饋電流；所述設定參數，包括：設定電壓參數；所述比較單元，包括：電流比較電路；其中，所述電流比較電路，用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流，並將所述電機回饋電流轉換成電壓值後與設定電壓參數進行比較，得到電壓比較結果。
可選地，所述設定電壓參數，小於所述電機的保護電流對應的保護電壓；所述電流比較電路，包括：比較器。
可選地，所述運行參數，包括：電機軸轉速信號；所述設定參數，包括：設定轉速參數；所述比較單元，包括：轉速比較電路；其中，所述轉速比較電路，用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號，並將所述電機軸轉速信號與設定轉速參數進行比較，得到轉速比較結果。
可選地，所述磁懸浮系統的軸承控制器根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，包括：在所述比較結果包括所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流大於或等於設定電壓參數、和/或所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號大於或等於設定轉速參數的情況下，按設定方式減小所述磁懸浮系統的軸承偏置電流，以通過差動控制方式將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
可選地，其中，所述設定方式，包括：線性方式和/或階梯方式；和/或，所述差動控制方式，包括：所述軸承控制器給同一自由度的兩個軸承線圈提供所述軸承偏置電流，進而通過所述兩個軸承線圈差動產生的合力將軸承拉回到設定的平衡位置。
與上述裝置相匹配，該發明再一方面提供一種磁懸浮系統，包括：以上所述的功耗控制裝置。
與上述磁懸浮系統相匹配，該發明再一方面提供一種磁懸浮系統的功耗控制方法，包括：通過電壓檢測電路，檢測待控制的磁懸浮系統的輸入電源是否斷電；通過磁懸浮系統的電機控制器，在所述輸入電源斷電的情況下，控制所述磁懸浮系統的電機作為發電機運行；通過比較單元，檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果；通過磁懸浮系統的軸承控制器，根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，以將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
可選地，所述運行參數，包括：電機回饋電流；所述設定參數，包括：設定電壓參數；其中，通過比較單元，檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果，包括：通過電流比較電路，檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流，並將所述電機回饋電流轉換成電壓值後與設定電壓參數進行比較，得到電壓比較結果。
可選地，所述設定電壓參數，小於所述電機的保護電流對應的保護電壓；所述電流比較電路，包括：比較器。
可選地，所述運行參數，包括：電機軸轉速信號；所述設定參數，包括：設定轉速參數；其中，通過比較單元，檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果，還包括：通過轉速比較電路，用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號，並將所述電機軸轉速信號與設定轉速參數進行比較，得到轉速比較結果。
可選地，通過磁懸浮系統的軸承控制器根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，包括：在所述比較結果包括所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流大於或等於設定電壓參數、和/或所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號大於或等於設定轉速參數的情況下，按設定方式減小所述磁懸浮系統的軸承偏置電流，以通過差動控制方式將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
可選地，其中，所述設定方式，包括：線性方式和/或階梯方式；和/或，所述差動控制方式，包括：所述軸承控制器給同一自由度的兩個軸承線圈提供所述軸承偏置電流，進而通過所述兩個軸承線圈差動產生的合力將軸承拉回到設定的平衡位置。
該發明的方案，通過判斷電機回饋電流的大小，實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，可以提高磁懸浮系統的可靠性。
進一步，該發明的方案，通過在斷電能量回饋過程中，判斷電機回饋電流的大小，實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，減少回饋電流，提高了磁懸浮軸承系統的可靠性和使用壽命。
進一步，該發明的方案，通過在異常斷電時，實時獲取軸的轉速信號，並根據此轉速信號實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，從而減少回饋電流，提高磁懸浮系統的可靠性。
改善效果
《一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法》的方案，通過判斷電機回饋電流的大小，實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，解決2018年12月之前的技術中在斷電能量回饋過程中因磁懸浮軸承功耗大，導致電機回饋電流超過電機控制器保護電流而導致能量回饋失敗，影響磁懸浮軸承系統的可靠性的問題，從而，克服2018年12月之前的技術中可靠性低、使用壽命短和安全性差的缺陷，實現可靠性高、使用壽命長和安全性好的有益效果。
附圖說明
圖1為該發明的功耗控制裝置的一實施例的結構示意圖；
圖2為磁懸浮能量回饋系統的結構示意圖；
圖3為回饋電流過大導致能量回饋失敗的曲線示意圖；
圖4為該發明的磁懸浮系統的一實施例的磁懸浮軸承差動控制方式；
圖5為該發明的功耗控制裝置的另一實施例的結構示意圖；
圖6為該發明的功耗控制裝置的一實施例的控制邏輯示意圖；
圖7為該發明的功耗控制裝置的一實施例偏置電流變化方式的曲線示意圖；
圖8為該發明的功耗控制方法的一實施例的流程示意圖。
結合附圖，該發明實施例中附圖示記如下：10-電壓檢測電路；20-電流比較電路。
權利要求
1.一種功耗控制裝置，其特徵在於，包括：電壓檢測電路（10）和比較單元；其中，所述電壓檢測電路（10），用於檢測待控制的磁懸浮系統的輸入電源是否斷電；所述磁懸浮系統的電機控制器，用於在所述輸入電源斷電的情況下，控制所述磁懸浮系統的電機作為發電機運行；所述比較單元，用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果；所述磁懸浮系統的軸承控制器，用於根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，以將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述運行參數，包括：電機回饋電流；所述設定參數，包括：設定電壓參數；所述比較單元，包括：電流比較電路（20）；其中，所述電流比較電路（20），用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流，並將所述電機回饋電流轉換成電壓值後與設定電壓參數進行比較，得到電壓比較結果。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述設定電壓參數，小於所述電機的保護電流對應的保護電壓；所述電流比較電路（20），包括：比較器。
4.根據權利要求1至3中任一所述的裝置，其特徵在於，所述運行參數，包括：電機軸轉速信號；所述設定參數，包括：設定轉速參數；所述比較單元，包括：轉速比較電路；其中，所述轉速比較電路，用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號，並將所述電機軸轉速信號與設定轉速參數進行比較，得到轉速比較結果。
5.根據權利要求1至4中任一所述的裝置，其特徵在於，所述磁懸浮系統的軸承控制器根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，包括：在所述比較結果包括所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流大於或等於設定電壓參數、和/或所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號大於或等於設定轉速參數的情況下，按設定方式減小所述磁懸浮系統的軸承偏置電流，以通過差動控制方式將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，其中，所述設定方式，包括：線性方式和/或階梯方式；和/或，所述差動控制方式，包括：所述軸承控制器給同一自由度的兩個軸承線圈提供所述軸承偏置電流，進而通過所述兩個軸承線圈差動產生的合力將軸承拉回到設定的平衡位置。
7.一種磁懸浮系統，其特徵在於，包括：如權利要求1-6任一所述的功耗控制裝置。
8.一種如權利要求7所述的磁懸浮系統的功耗控制方法，其特徵在於，包括：通過電壓檢測電路（10），檢測待控制的磁懸浮系統的輸入電源是否斷電；通過磁懸浮系統的電機控制器，在所述輸入電源斷電的情況下，控制所述磁懸浮系統的電機作為發電機運行；通過比較單元，檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果；通過磁懸浮系統的軸承控制器，根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，以將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述運行參數，包括：電機回饋電流；所述設定參數，包括：設定電壓參數；其中，通過比較單元，檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果，包括：通過電流比較電路（20），檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流，並將所述電機回饋電流轉換成電壓值後與設定電壓參數進行比較，得到電壓比較結果。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述設定電壓參數，小於所述電機的保護電流對應的保護電壓；所述電流比較電路（20），包括：比較器。
11.根據權利要求8至10中任一所述的方法，其特徵在於，所述運行參數，包括：電機軸轉速信號；所述設定參數，包括：設定轉速參數；其中，通過比較單元，檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果，還包括：通過轉速比較電路，用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號，並將所述電機軸轉速信號與設定轉速參數進行比較，得到轉速比較結果。
12.根據權利要求8至11中任一所述的方法，其特徵在於，通過磁懸浮系統的軸承控制器根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，包括：在所述比較結果包括所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流大於或等於設定電壓參數、和/或所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號大於或等於設定轉速參數的情況下，按設定方式減小所述磁懸浮系統的軸承偏置電流，以通過差動控制方式將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，其中，所述設定方式，包括：線性方式和/或階梯方式；和/或，所述差動控制方式，包括：所述軸承控制器給同一自由度的兩個軸承線圈提供所述軸承偏置電流，進而通過所述兩個軸承線圈差動產生的合力將軸承拉回到設定的平衡位置。
實施方式
根據《一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法》的實施例，提供了一種功耗控制裝置。參見圖1所示該發明的裝置的一實施例的結構示意圖。該功耗控制裝置可以包括：電壓檢測電路10和比較單元。
具體地，所述電壓檢測電路10，可以用於檢測待控制的磁懸浮系統的輸入電源是否斷電，並將檢測結果提供給所述磁懸浮系統的電機控制器和軸承控制器。
例如：電壓檢測電路：用於檢測輸入電源是否斷電，並將檢測結果提供給軸承控制器和電機控制器。
具體地，所述磁懸浮系統的電機控制器，可以用於在所述輸入電源斷電的情況下，控制所述磁懸浮系統的電機作為發電機運行。
例如：電機控制器和電機：當輸入電源正常時，電機控制器正常驅動電機；當輸入電源異常斷電時，此時電機作為發電機運行，電機控制器處於正向制動狀態，將電機發的電進行升壓處理，並反饋給直流母線電壓，提供給軸承控制器。
具體地，所述比較單元，可以用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果。
具體地，所述磁懸浮系統的軸承控制器，可以用於根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流（即磁懸浮軸承的偏置電流）的大小，以將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。例如：所述磁懸浮系統的軸承控制器，根據所述比較結果控制其提供給軸承線圈的靜態偏置電流的大小，以將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
例如：提出了一種磁懸浮軸承功耗控制方式，可以解決在斷電能量回饋過程中，因磁懸浮軸承功耗大，導致電機回饋電流超過電機控制器保護電流，導致能量回饋失敗的問題，提高了磁懸浮軸承系統的可靠性。
例如：當輸入電源異常斷電時，軸承控制器及時獲取到此信號，且此時電機作為發電機運行，電機控制器處於正向制動狀態，將電機發的電進行升壓處理，並反饋給直流母線電壓，提供給軸承控制器。隨著轉速降低，回饋電流逐漸增大（如圖3所示），其中t2時刻是電機反饋電流達到電機控制器保護電流了。為了保證回饋電流不超過電機控制器保護電流，所以增加了電流比較電路，在電機回饋電流達到保護前，如圖7的t1時刻，軸承線圈的靜態偏置電流I0按照一定方式（例如：線性方式、階梯方式等）逐步減少，這樣磁懸浮軸承的功耗也減少，回饋電流相對減少，不超過電機控制器保護電流，直到電機轉速降為0，軸安全降落。
由此，通過在磁懸浮系統的輸入電壓斷電的情況下，根據電機作為發電機運行過程中的運行參數與設定參數的比較結果調節軸承偏置電流的大小，從而將磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內，減少磁懸浮軸承的功耗，提升磁懸浮系統的可靠性。
在一個可選例子中，所述運行參數，可以包括：電機回饋電流。所述設定參數，可以包括：設定電壓參數。所述比較單元，可以包括：電流比較電路20。
其中，所述電流比較電路20，可以用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流，並將所述電機回饋電流轉換成電壓值後與設定電壓參數進行比較，得到電壓比較結果。進而，所述磁懸浮系統的軸承控制器，可以用於根據所述電壓比較結果調節所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的偏置電流的大小。例如：電流比較電路，可以根據回饋的電流的大小來進行判斷。
例如：在斷電能量回饋過程中，通過判斷電機回饋電流的大小，實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，從而減少回饋電流，使此電流不超過電機控制器保護電流，提高了磁懸浮軸承系統的可靠性和使用壽命。如圖6所示，軸承控制器實時檢測輸入電源是否斷電，若檢測到斷電，則判斷電機回饋電流是否達到設定值，若達到設定值，則降低磁懸浮軸承的偏置電流I0，這樣磁懸浮軸承的功耗也減少，回饋電流也減少，使它不超過設定值。
由此，通過檢測電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流，並根據電機回饋電流與設定電壓參數的比較結果對軸承偏置電流進行調節，比較方式簡便、且比較結果的精準性好、可靠性高。
可選地，所述設定電壓參數，小於所述電機的保護電流對應的保護電壓。
例如：電流比較電路：電流檢測電路實時檢測電機回饋電流Im，並將此電流轉化成電壓信號Vim，Vim與參考電壓Vref進行比較，當Vim小於Vref時，比較器輸出為0，當Vim大於或等於Vref時，比較器輸出為1。Vref的值要小於電機控制器保護電流Imax時所對應的Vim值。電流比較電路的輸出提供給軸承控制器。
由此，通過將設定電壓參數設定為小於電機的保護電流對應的保護電壓，可以在電機回饋電流上升至電機的保護電流之前對軸承偏置電流進行調節，實現對軸承功耗的及時且可靠的控制。
可選地，所述電流比較電路20，可以包括：比較器。所述電機回饋電流作為所述比較器的一路輸入，所述設定電壓參數作為所述比較器的另一路輸入，所述電壓比較結果作為所述比較器的輸出並輸出至所述軸承控制器。
由此，通過使用比較器作為電流比較電路，結構簡單、比較方式簡便，且比較結果的精準性好、可靠性高。
在一個可選例子中，所述運行參數，可以包括：電機軸轉速信號。所述設定參數，可以包括：設定轉速參數。所述比較單元，可以包括：轉速比較電路。
其中，所述轉速比較電路，可以用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號，並將所述電機軸轉速信號與設定轉速參數進行比較，得到轉速比較結果。進而，所述磁懸浮系統的軸承控制器，可以用於根據所述轉速比較結果調節所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的偏置電流的大小。
例如：在異常斷電時，通過實時獲取軸的轉速信號，並根據此轉速信號實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，從而減少回饋電流，使此電流不超過電機控制器保護電流。
由此，通過檢測電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號，並根據電機軸轉速信號與設定轉速參數的比較結果對軸承偏置電流進行調節，比較方式簡便、且比較結果的精準性好、可靠性高。
在一個可選例子中，所述磁懸浮系統的軸承控制器根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，可以包括：在所述比較結果可以包括所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流大於或等於設定電壓參數、和/或所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號大於或等於設定轉速參數的情況下，按設定方式減小所述磁懸浮系統的軸承偏置電流，以通過差動控制方式將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
由此，通過按設定方式減小軸承偏置電流，從而通過差動控制方式將磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內，有利於提升磁懸浮系統的可靠性，進而延長其使用壽命。
可選地，所述設定方式，可以包括：線性方式和/或階梯方式。
例如：偏置電流的降低方式可以線性降低，也可以按照階梯狀等其它方式降低，如圖7所示。
由此，通過多種方式減小軸承偏置電流，使得對軸承偏置電流的調節方式便捷且靈活。
可選地，所述差動控制方式，可以包括：所述軸承控制器給同一自由度的兩個軸承線圈提供所述軸承偏置電流，進而通過所述兩個軸承線圈差動產生的合力將軸承拉回到設定的平衡位置。
例如：當電機停止運行，在隋轉過程中，轉軸受到載荷相對較少，此時減少靜態偏置電流I0的值，也能保證軸的穩定懸浮。另外，靜態偏置電流I0的大小與磁懸浮軸承的功耗密切相關，I0越大則功耗越大；反之，則越少。
由此，通過控制兩個軸承線圈差動產生的合力將軸承拉回到設定的平衡位置，使得對磁懸浮軸承的功耗控制更加可靠和安全。
經大量的試驗驗證，採用該發明的技術方案，通過判斷電機回饋電流的大小，實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，可以提高磁懸浮系統的可靠性。
根據該發明的實施例，還提供了對應於功耗控制裝置的一種磁懸浮系統。該磁懸浮系統可以包括：以上所述的功耗控制裝置。
在一個可選實施方式中，該發明的方案，提出了一種磁懸浮軸承功耗控制方式，可以解決在斷電能量回饋過程中，因磁懸浮軸承功耗大，導致電機回饋電流超過電機控制器保護電流，導致能量回饋失敗的問題，提高了磁懸浮軸承系統的可靠性。
在一個可選例子中，該發明的方案，在斷電能量回饋過程中，通過判斷電機回饋電流的大小，實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，從而減少回饋電流，使此電流不超過電機控制器保護電流，提高了磁懸浮軸承系統的可靠性和使用壽命。
可選地，該發明的方案，在異常斷電時，通過實時獲取軸的轉速信號，並根據此轉速信號實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，從而減少回饋電流，使此電流不超過電機控制器保護電流。例如：軸的轉速信號，就是電機軸的轉速信號。
在一個可選具體實施方式中，可以參見圖4至圖7所示的例子，對該發明的方案的具體實現過程進行示例性說明。
功耗控制主要採用差動控制方式，如圖4所示，以一個自由度為例，軸承控制器分別給這同一自由度的兩個線圈提供一個靜態偏置電流I0，根據軸的位移信號計算出一個控制電流ic，其中一個軸承線圈電流為I0+ic，另外一個軸承線圈的電流為I0-ic，兩個軸承線圈產生一個合力將軸拉回到平衡位置。其中，靜態偏置電流I0的設定非常關鍵，它影響軸承的剛度、回響速度等性能，在電機正常運行時，轉軸會受到一定載荷，靜態偏置電流的設定相對較大；當電機停止運行，在隋轉過程中，轉軸受到載荷相對較少，此時減少靜態偏置電流I0的值，也能保證軸的穩定懸浮。另外，靜態偏置電流I0的大小與磁懸浮軸承的功耗密切相關，I0越大則功耗越大；反之，則越少。
在一個可選具體實施方式中，根據上述分析，該發明的具體控制過程中，硬體工作原理的系統控制框圖可以如圖5所示，主要可以包含如下部件：
軸承控制器、軸承、電機、電機控制器、電流比較電路、電壓檢測電路。
可選地，電壓檢測電路：用於檢測輸入電源是否斷電，並將檢測結果提供給軸承控制器和電機控制器。
可選地，電機控制器和電機：當輸入電源正常時，電機控制器正常驅動電機；當輸入電源異常斷電時，此時電機作為發電機運行，電機控制器處於正向制動狀態，將電機發的電進行升壓處理，並反饋給直流母線電壓，提供給軸承控制器。
可選地，電流比較電路：電流檢測電路實時檢測電機回饋電流Im，並將此電流轉化成電壓信號Vim，Vim與參考電壓Vref進行比較，當Vim小於Vref時，比較器輸出為0，當Vim大於或等於Vref時，比較器輸出為1。Vref的值要小於電機控制器保護電流Imax時所對應的Vim值。電流比較電路的輸出提供給軸承控制器。
圖5中，增加了電流比較電路，並且這個電路的輸出是直接給到軸承控制器，電路中Vref的值要小於電機控制器保護電流Imax時所對應的Vim值。其中，軸承控制器的靜態偏置電流I0是可調的，可調的原則是根據電流比較電路的輸出來定，這樣可改變磁懸浮系統的功率，從而可改變回饋電流的大小。
例如：當輸入電源異常斷電時，軸承控制器及時獲取到此信號，且此時電機作為發電機運行，電機控制器處於正向制動狀態，將電機發的電進行升壓處理，並反饋給直流母線電壓，提供給軸承控制器。隨著轉速降低，回饋電流逐漸增大（如圖3所示），其中t2時刻是電機反饋電流達到電機控制器保護電流了。為了保證回饋電流不超過電機控制器保護電流，所以增加了電流比較電路，在電機回饋電流達到保護前，如圖7的t1時刻，軸承線圈的靜態偏置電流I0按照一定方式（例如：線性方式、階梯方式等）逐步減少，這樣磁懸浮軸承的功耗也減少，回饋電流相對減少，不超過電機控制器保護電流，直到電機轉速降為0，軸安全降落。
在一個可選具體例子中，該發明的方案的控制邏輯可以如圖6所示，軸承控制器實時檢測輸入電源是否斷電，若檢測到斷電，則判斷電機回饋電流是否達到設定值，若達到設定值，則降低磁懸浮軸承的偏置電流I0，這樣磁懸浮軸承的功耗也減少，回饋電流也減少，使它不超過設定值。偏置電流的降低方式可以線性降低，也可以按照階梯狀等其它方式降低，如圖7所示。
由於該實施例的磁懸浮系統所實現的處理及功能基本相應於前述圖1至圖7所示的裝置的實施例、原理和實例，故該實施例的描述中未詳盡之處，可以參見前述實施例中的相關說明，在此不做贅述。
經大量的試驗驗證，採用該發明的技術方案，通過在斷電能量回饋過程中，判斷電機回饋電流的大小，實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，減少回饋電流，提高了磁懸浮軸承系統的可靠性和使用壽命。
根據該發明的實施例，還提供了對應於磁懸浮系統的一種磁懸浮系統的功耗控制方法，如圖8所示該發明的方法的一實施例的流程示意圖。該磁懸浮系統的功耗控制方法可以包括：步驟S110至步驟S140。
步驟S110，通過電壓檢測電路10，檢測待控制的磁懸浮系統的輸入電源是否斷電，並將檢測結果提供給所述磁懸浮系統的電機控制器和軸承控制器。
例如：電壓檢測電路：用於檢測輸入電源是否斷電，並將檢測結果提供給軸承控制器和電機控制器。
步驟S120，通過磁懸浮系統的電機控制器，在所述輸入電源斷電的情況下，控制所述磁懸浮系統的電機作為發電機運行。
例如：電機控制器和電機：當輸入電源正常時，電機控制器正常驅動電機；當輸入電源異常斷電時，此時電機作為發電機運行，電機控制器處於正向制動狀態，將電機發的電進行升壓處理，並反饋給直流母線電壓，提供給軸承控制器。
步驟S130，通過比較單元，檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果。
步驟S140，通過磁懸浮系統的軸承控制器，根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流（即磁懸浮軸承的偏置電流）的大小，以將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。例如：所述磁懸浮系統的軸承控制器，根據所述比較結果控制其提供給軸承線圈的靜態偏置電流的大小，以將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
例如：提出了一種磁懸浮軸承功耗控制方式，可以解決在斷電能量回饋過程中，因磁懸浮軸承功耗大，導致電機回饋電流超過電機控制器保護電流，導致能量回饋失敗的問題，提高了磁懸浮軸承系統的可靠性。
例如：當輸入電源異常斷電時，軸承控制器及時獲取到此信號，且此時電機作為發電機運行，電機控制器處於正向制動狀態，將電機發的電進行升壓處理，並反饋給直流母線電壓，提供給軸承控制器。隨著轉速降低，回饋電流逐漸增大（如圖3所示），其中t2時刻是電機反饋電流達到電機控制器保護電流了。為了保證回饋電流不超過電機控制器保護電流，所以增加了電流比較電路，在電機回饋電流達到保護前，如圖7的t1時刻，軸承線圈的靜態偏置電流I0按照一定方式（例如：線性方式、階梯方式等）逐步減少，這樣磁懸浮軸承的功耗也減少，回饋電流相對減少，不超過電機控制器保護電流，直到電機轉速降為0，軸安全降落。
由此，通過在磁懸浮系統的輸入電壓斷電的情況下，根據電機作為發電機運行過程中的運行參數與設定參數的比較結果調節軸承偏置電流的大小，從而將磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內，減少磁懸浮軸承的功耗，提升磁懸浮系統的可靠性。
在一個可選例子中，所述運行參數，可以包括：電機回饋電流。所述設定參數，可以包括：設定電壓參數。
其中，通過比較單元，檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果，可以包括：通過電流比較電路20，檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流，並將所述電機回饋電流轉換成電壓值後與設定電壓參數進行比較，得到電壓比較結果。進而，所述磁懸浮系統的軸承控制器，可以用於根據所述電壓比較結果調節所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的偏置電流的大小。
例如：在斷電能量回饋過程中，通過判斷電機回饋電流的大小，實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，從而減少回饋電流，使此電流不超過電機控制器保護電流，提高了磁懸浮軸承系統的可靠性和使用壽命。如圖6所示，軸承控制器實時檢測輸入電源是否斷電，若檢測到斷電，則判斷電機回饋電流是否達到設定值，若達到設定值，則降低磁懸浮軸承的偏置電流I0，這樣磁懸浮軸承的功耗也減少，回饋電流也減少，使它不超過設定值。
由此，通過檢測電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流，並根據電機回饋電流與設定電壓參數的比較結果對軸承偏置電流進行調節，比較方式簡便、且比較結果的精準性好、可靠性高。
可選地，所述設定電壓參數，小於所述電機的保護電流對應的保護電壓。
例如：電流比較電路：電流檢測電路實時檢測電機回饋電流Im，並將此電流轉化成電壓信號Vim，Vim與參考電壓Vref進行比較，當Vim小於Vref時，比較器輸出為0，當Vim大於或等於Vref時，比較器輸出為1。Vref的值要小於電機控制器保護電流Imax時所對應的Vim值。電流比較電路的輸出提供給軸承控制器。
由此，通過將設定電壓參數設定為小於電機的保護電流對應的保護電壓，可以在電機回饋電流上升至電機的保護電流之前對軸承偏置電流進行調節，實現對軸承功耗的及時且可靠的控制。
可選地，所述電流比較電路20，可以包括：比較器。所述電機回饋電流作為所述比較器的一路輸入，所述設定電壓參數作為所述比較器的另一路輸入，所述電壓比較結果作為所述比較器的輸出並輸出至所述軸承控制器。
由此，通過使用比較器作為電流比較電路，結構簡單、比較方式簡便，且比較結果的精準性好、可靠性高。
在一個可選例子中，所述運行參數，可以包括：電機軸轉速信號。所述設定參數，可以包括：設定轉速參數。
其中，通過比較單元，檢測所述電機作為發電機運行過程中的運行參數，並將該運行參數與設定參數進行比較，得到比較結果，還可以包括：通過轉速比較電路，可以用於檢測所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號，並將所述電機軸轉速信號與設定轉速參數進行比較，得到轉速比較結果。進而，所述磁懸浮系統的軸承控制器，可以用於根據所述轉速比較結果調節所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的偏置電流的大小。
例如：在異常斷電時，通過實時獲取軸的轉速信號，並根據此轉速信號實時調節磁懸浮軸承的偏置電流，以減少磁懸浮軸承的功耗，從而減少回饋電流，使此電流不超過電機控制器保護電流。
由此，通過檢測電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號，並根據電機軸轉速信號與設定轉速參數的比較結果對軸承偏置電流進行調節，比較方式簡便、且比較結果的精準性好、可靠性高。
在一個可選例子中，通過磁懸浮系統的軸承控制器根據所述比較結果調節所述磁懸浮系統的軸承偏置電流的大小，可以包括：在所述比較結果可以包括所述電機作為發電機運行過程中的電機回饋電流大於或等於設定電壓參數、和/或所述電機作為發電機運行過程中的電機軸轉速信號大於或等於設定轉速參數的情況下，按設定方式減小所述磁懸浮系統的軸承偏置電流，以通過差動控制方式將所述磁懸浮系統的磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內。
由此，通過按設定方式減小軸承偏置電流，從而通過差動控制方式將磁懸浮軸承的功耗控制在設定範圍內，有利於提升磁懸浮系統的可靠性，進而延長其使用壽命。
可選地，所述設定方式，可以包括：線性方式和/或階梯方式。
例如：偏置電流的降低方式可以線性降低，也可以按照階梯狀等其它方式降低，如圖7所示。
由此，通過多種方式減小軸承偏置電流，使得對軸承偏置電流的調節方式便捷且靈活。
可選地，所述差動控制方式，可以包括：所述軸承控制器給同一自由度的兩個軸承線圈提供所述軸承偏置電流，進而通過所述兩個軸承線圈差動產生的合力將軸承拉回到設定的平衡位置。
例如：當電機停止運行，在隋轉過程中，轉軸受到載荷相對較少，此時減少靜態偏置電流I0的值，也能保證軸的穩定懸浮。另外，靜態偏置電流I0的大小與磁懸浮軸承的功耗密切相關，I0越大則功耗越大；反之，則越少。
由此，通過控制兩個軸承線圈差動產生的合力將軸承拉回到設定的平衡位置，使得對磁懸浮軸承的功耗控制更加可靠和安全。
榮譽表彰
2021年11月，《一種功耗控制裝置、磁懸浮系統及其功耗控制方法》獲得第八屆廣東專利獎金獎。
