科创中国

一、研发目的

相比于传统产品，磁悬浮机组的节能系数高达50%，高清洁度无污染，零机械磨损，使用寿命提高一倍，系统效率提高40%以上，无需供油系统，免去传统机械齿轮，可大幅提高中央空调机组能效，实现超高双一级能效，完全契合国家节能减排的号召以及全球节能减排的发展方向。磁悬浮技术是一项涉及电磁、机械、控制、传感、转子动力学等多学科高度交叉的融合体，磁悬浮动力系统是一个集机-电-磁-热等在内的复杂多耦合的机电一体化系统，机电一体集成是行业最优的解决方案，然而目前国内的磁悬浮中央空调市场基本被国外品牌所垄断，其核心原因是缺乏全自主国产化、成熟可靠的磁悬浮动力系统产品，导致机组价格居高不下，严重制约了暖通中央空调行业磁悬浮技术普及，阻碍行业健康发展。

二、创新点

1、高功率密度机电一体化系统集成

行业首创大功率机电一体化磁悬浮动力系统一体机，集成变频器、高速永磁电机、主动磁悬浮承、磁悬浮轴承控制器、离心式双极压缩机于一体，实现机-电-磁-热最优集成与系统最优匹配，一体机最大功率220kW，最大转速15000rpm，匹配离心式中央空调制冷量300~350RT，压缩制冷剂为R134a，适用于GB_***标准制冷（7℃ / 30℃）工况。

2、五自由度高精度磁悬浮轴承控制系统

首创基于IPM 的新型共桥臂磁悬浮轴承控制器，相比传统磁悬浮轴承控制器节省25%功率元器件，体积减少40%以上，首创一体化集成式电涡流位移传感器，实时监测转子悬浮位置1 万次/秒，信号转接无干扰，相比传统位移传感器体积减少50%，采用纯电磁轴承，轴承设计简单，可靠性高、可维护性好，采用高精度、高容错率的主动磁悬浮轴承控制策略，转子圆跳动＜10um。

3、超高速磁悬浮永磁电机控制

针对超高速磁悬浮电机开发的专用电机控制软件，采用高精度矢量无位置（无速度）传感器控制技术，电机转速精度优于***%，动态响应ms 级，高精度参数辨识，机侧谐波＜5%，输出频率高达1000Hz，可实现最高转速60000rpm 的电机控制，同时包含发电机模式、快速启动与快速制动模式等匹配磁悬浮机组。

三、原理

1、高功率密度机电一体化系统集成

通过系统顶层设计，综合考虑机、电、磁、热、声等多个维度，设计电气、机械等关键技术参数，构建最优的转子动力学、气体动力学方案，通过机电一体化集成方案设计，采用模块化、一体化设计思路，解决高效冷媒冷却、机械振动强度、电磁兼容等技术难题，将变频器与电机、电机与压缩机，电机与磁悬浮轴承、变频器与磁悬浮轴承控制系统进行了全方位的最优匹配。

2、五自由度高精度磁悬浮轴承控制系统

提出一种基于IPM 器件的新型共桥臂磁悬浮轴承控制器设计方法，满足系统集成高功率密度要求，控制器设计简单，可靠性高，同时节省功率器件，减少控制器体积。在转子位移传感器方面进行技术创新，开发一体化集成式电涡流位移传感器，直接输出电信号，满足一体机电机全密封、氟利昂环境使用，且不占用额外体积。采用基于纯电磁轴承的主动磁悬浮控制方案，设计功率器件、位移传感器的高冗余容错控制策略，极大的降低磁悬浮轴承失控的风险，提高系统安全性。

3、超高速磁悬浮永磁电机控制

采用高精度无编码器矢量控制技术，具有更高转速精度和转矩响应速度，采用低开关频率控制技术，降低输出电流、开关频率及开关损耗，实现电机高速高效控制；采用先进调制技术抑制电流谐波与电机噪音，进一步提升性能，同时专为磁悬浮系统开发的发电机模式、快速启动与快速制动模式等，与变频器控制系统进行联动控制，进一步提高系统可靠性。