一种复合转子无轴承开关磁阻电机的解耦控制方法与流程

文档序号：11110089阅读：599来源：国知局

本发明涉及一种复合转子无轴承开关磁阻电机的解耦控制方法，属于磁悬浮开关磁阻电机的控制技术领域。

背景技术：

无轴承开关磁阻电机是20世纪90年代发展起来的一种新型磁悬浮电机。无轴承开关磁阻电机因集旋转与悬浮两功能于一体，不仅可有效解决高速运行时轴承摩擦带来的损耗和发热等问题，还能进一步发挥开关磁阻电机的高速适应性，从而强化其在航空航天、飞轮储能、舰船等高速领域的应用基础。

随着研究的不断深入，人们逐渐认识到，能否解决转矩和悬浮力有效输出区域间的制约，悬浮与旋转两功能是否能解耦控制、以及高速时悬浮控制精度好坏，对无轴承同步磁阻电机BSRM高速性能是否能得到充分发挥起着至关重要的作用。

具有全转子位置悬浮能力的复合转子单绕组无轴承开关磁阻电机，显著提升了径向承载能力，同时有效打破了传统BSRM转矩和悬浮力有效输出区域间的制约，从而有利于实现BSRM转矩和悬浮力的解耦控制。

然而，由于悬浮力控制机理制约，需要对每个绕组的电流独立控制，导致功率变换器数量大，控制器成本高，使得控制系统的容错性能和可靠性降低。为此，探索可实现转矩和悬浮力解耦控制、且控制器成本低的新型单绕组无轴承开关磁阻电机，是无轴承电机领域的一个研究热点。

技术实现要素：

本发明目的是针对现有技术的不足，提出一种复合转子无轴承开关磁阻电机的解耦控制方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种复合转子无轴承开关磁阻电机的解耦控制方法，所述复合转子无轴承开关磁阻电机包括定子、转子和线圈；所述定子为凸极结构，其定子齿个数为6，每个定子齿上绕有1个线圈，所述线圈共6个，所述6个线圈在空间上相差60°；所述转子由圆柱转子和凸极转子构成，圆柱转子为圆柱型结构，凸极转子为凸极结构，其凸极转子的齿个数为2；所述圆柱转子和凸极转子串联紧密布置，套在转轴上，并布置在所述定子内；所述复合转子无轴承开关磁阻电机为三相工作制电机，每相绕组由空间上相隔180°的两个线圈组成，且每相绕组中的两个线圈独立控制；A相绕组的两个线圈分别为N_a1和N_a2，B相绕组的两个线圈分别为N_b1和N_b2，C相绕组的两个线圈分别为N_c1和N_c2；所述定子极弧角为α_s，所述凸极转子极弧角为α_r，且满足α_s+60°≤α_r≤120°-α_s；三相绕组依次导通一次，转子旋转一个转子周期，且所述转子周期角为180°；每相绕组电感关于转子位置的周期角为180°，且呈现三种变化区间，分别为最小电感平顶区，电感变化区、最大电感平顶区，所述三个区间的宽度为60°；

所述电机的解耦控制方法，其特征在于，每相绕组均有三种工作模式：双绕组悬浮励磁工作模式、转矩励磁工作模式和单绕组悬浮励磁工作模式；悬浮励磁时，通过独立控制3个线圈电流，以调节悬浮力，其中所述3个线圈中的2个线圈属于同一相，工作于双绕组悬浮励磁模式，剩余1个线圈属于另两相中的一相，工作于单绕组悬浮励磁模式；转矩励磁时，在电感变化区对每相两线圈实施对称励磁，并通过控制该相功率开关的关断角，以调节转矩；由于悬浮力产生在最大电感平顶区和最小电感平顶区，而转矩产生在电感变化区，实现转矩和悬浮力的解耦控制；包括如下步骤：

步骤A，获取X方向给定悬浮力和Y方向给定悬浮力所述X轴与所在相两定子齿的中心线重合，Y轴超前X轴90°；其具体步骤如下：

步骤A-1，获取转子在X轴和Y轴方向的实时位移信号α和β；

步骤A-2，将实时位移信号α和β分别与给定的参考位移信号α^*和β^*相减，分别得到X方向和Y方向的实时位移信号差Δα和Δβ，将所述实时位移信号差Δα和Δβ经过比例积分微分控制器，得到所述相X方向悬浮力和Y方向悬浮力

步骤B，采集转子实时位置角θ，计算各相的X方向和Y方向给定悬浮力；

步骤B-1，θ∈[θ₁，θ₂]，A相和B相绕组产生悬浮力，A相的X方向悬浮力A相的Y方向悬浮力B相的X方向悬浮力B相的Y方向悬浮力其中，θ₁为A相最小电感平顶区的起点，超前A相对齐位置150°，θ₂＝θ₁+30°；

步骤B-2，θ∈[θ₂，θ₃]，A相和C相绕组产生悬浮力，A相的X方向悬浮力A相的Y方向悬浮力C相的X方向悬浮力C相的Y方向悬浮力其中，θ₃＝θ₂+30°；

步骤B-3，θ∈[θ₃，θ₄]，B相和C相绕组产生悬浮力，B相的X方向悬浮力B相的Y方向悬浮力C相的X方向悬浮力C相的Y方向悬浮力其中，θ₄为A相最大电感平顶区的起点，θ₄＝θ₃+30°；

步骤B-4，θ∈[θ₄，θ₅]，B相和A相绕组产生悬浮力，B相的X方向悬浮力B相的Y方向悬浮力A相的X方向悬浮力A相的Y方向悬浮力其中，θ₅＝θ₄+30°；

步骤B-5，θ∈[θ₅，θ₆]，C相和A相绕组产生悬浮力，C相的X方向悬浮力C相的Y方向悬浮力A相的X方向悬浮力A相的Y方向悬浮力其中，θ₆＝θ₅+30°；

步骤B-6，θ∈[θ₆，θ₇]，C相和B相绕组产生悬浮力，C相的X方向悬浮力C相的Y方向悬浮力B相的X方向悬浮力B相的Y方向悬浮力其中，θ₇＝θ₆+30°＝θ+180°，三相绕组完成一个导通周期，转子旋转一个转子周期角，即转子旋转180°；

步骤C，调节θ∈[θ₁，θ₂]区间内的悬浮力，此区间内A相和B相共同产生悬浮力，具体步骤如下：

步骤C-1，调节A相悬浮力，此区间内A相工作于双绕组悬浮励磁模式；

步骤C-1-1，根据所述A相的X方向悬浮力和A相的Y方向悬浮力以及电流计算公式得到A相两线圈电流差的参考值

其中，k_f1为悬浮力系数，其表达式为k_f1＝μ₀l_crα_sN²/2δ²，N为线圈匝数，μ₀为真空磁导率，l_c为圆柱转子的轴向长度，r为圆柱转子的半径，δ为气隙长度，I_N为所述电机的额定相电流；

步骤C-1-2，根据A相两线圈电流差的参考值由电流计算公式和得到A相两线圈电流的参考值和

步骤C-1-3，利用电流斩波控制方法，让A相两线圈的实际电流i_a1和i_a2分别跟踪其参考值和

步骤C-2，调节B相悬浮力，此区间内B相工作于单绕组悬浮励磁模式；

步骤C-2-1，根据所述悬浮力方向，判别B相两线圈N_b1和N_b2的导通状态；当时，线圈N_b1导通励磁；当时，线圈N_b2导通励磁；

步骤C-2-2，当时，根据B相线圈N_b1的电流参考值当时，根据B相线圈N_b2的电流参考值其中，k_f2为悬浮力系数，k_f2＝μ₀(l_c+l_t)rα_sN²/2δ²，l_t为凸极转子的轴向长度；

步骤C-2-3，利用电流斩波控制方法，让B相两线圈的实际电流i_b1和i_b2分别跟踪其参考值和

步骤D，调节θ∈[θ₂，θ₃]区间内的悬浮力，此区间内A相和C相共同产生悬浮力，具体步骤如下：

步骤D-1，调节A相悬浮力，此区间内A相工作于双绕组悬浮励磁模式；

步骤D-1-1，根据所述A相X方向悬浮力和Y方向悬浮力以及电流计算公式可得到A相两线圈电流差的参考值

步骤D-1-2，根据A相两线圈电流差的参考值由电流计算公式和得到A相两线圈电流的参考值和

步骤D-1-3，利用电流斩波控制方法，让A相两线圈的实际电流i_a1和i_a2分别跟踪其参考值和

步骤D-2，调节C相悬浮力，此区间内C相工作于单绕组悬浮励磁模式；

步骤D-2-1，根据所述悬浮力方向，判别C相两线圈N_c1和N_c2的导通状态；当时，线圈N_c1导通励磁，当时，线圈N_c2导通励磁；

步骤D-2-2，当时，根据得到C相线圈N_c1的电流参考值当时，根据得到C相线圈N_c2的电流参考值

步骤D-2-3，利用电流斩波控制方法，让C相两线圈的实际电流i_c1和i_c2分别跟踪其参考值和

步骤E，调节θ∈[θ₃，θ₄]区间内的悬浮力，此区间内B相和C相共同产生悬浮力，具体步骤如下：

步骤E-1，调节B相悬浮力，此区间内B相工作于双绕组悬浮励磁模式；

步骤E-1-1，根据所述B相的X方向悬浮力和B相的Y方向悬浮力以及电流计算公式得到B相两线圈电流差的参考值

步骤E-1-2，根据B相两线圈电流差的参考值由电流计算公式和得到B相两线圈电流的参考值和

步骤E-1-3，利用电流斩波控制方法，让B相两线圈的实际电流i_b1和i_b2分别跟踪其参考值和

步骤E-2，调节C相悬浮力，此区间内C相工作于单绕组悬浮励磁模式；

步骤E-2-1，根据所述悬浮力方向，判别C相两线圈N_c1和N_c2的导通状态；当时，线圈N_c1导通励磁，当时，线圈N_c2导通励磁；

步骤E-2-2，当时，根据得到C相线圈N_c1的电流参考值当时，根据得到C相线圈N_c2的电流参考值

步骤E-2-3，利用电流斩波控制方法，让C相两线圈的实际电流i_c1和i_c2分别跟踪其参考值和

步骤F，调节θ∈[θ₄，θ₅]区间内的悬浮力，此区间内B相和A相共同产生悬浮力，具体步骤如下：

步骤F-1，调节B相悬浮力，此区间内B相工作于双绕组悬浮励磁模式；

步骤F-1-1，根据所述B相的X方向悬浮力和B相的Y方向悬浮力以及电流计算公式得到B相两线圈电流差的参考值

步骤F-1-2，根据B相两线圈电流差的参考值可由电流计算公式和解算B相两线圈电流的参考值和

步骤F-1-3，利用电流斩波控制方法，让B相两线圈的实际电流i_b1和i_b2分别跟踪其参考值和

步骤F-2，调节A相悬浮力，此区间内A相工作于单绕组悬浮励磁模式；

步骤F-2-1，根据所述悬浮力方向，判别A相两线圈N_a1和N_a2的导通状态；当时，线圈N_a1导通励磁，当时，线圈N_a2导通励磁；

步骤F-2-2，当时，根据得到A相线圈N_a1的电流参考值当时，根据得到A相线圈N_a2的电流参考值

步骤F-2-3，利用电流斩波控制方法，让A相两线圈的实际电流i_a1和i_a2分别跟踪其参考值和

步骤G，调节θ∈[θ₅，θ₆]区间内的悬浮力，此区间内C相和A相共同产生悬浮力，具体步骤如下：

步骤G-1，调节C相悬浮力，此区间内C相工作于双绕组悬浮励磁模式；

步骤G-1-1，根据所述C相的X方向悬浮力和C相的Y方向悬浮力以及电流计算公式得到C相两线圈电流差的参考值

步骤G-1-2，根据C相两线圈电流差的参考值由电流计算公式和得到C相两线圈电流的参考值和

步骤G-1-3，利用电流斩波控制方法，让C相两线圈的实际电流i_c1和i_c2分别跟踪其参考值和

步骤G-2，调节A相悬浮力，此区间内A相工作于单绕组悬浮励磁模式；

步骤G-2-1，根据所述悬浮力方向，判别A相两线圈N_a1和N_a2的导通状态；当时，线圈N_a1导通励磁，当时，线圈N_a2导通励磁；

步骤G-2-2，当时，根据得到A相线圈N_a1的电流参考值当时，根据得到A相线圈N_a2的电流参考值

步骤G-2-3，利用电流斩波控制方法，让A相两线圈的实际电流i_a1和i_a2分别跟踪其参考值和

步骤I，调节θ∈[θ₆，θ₇]区间内的悬浮力，此区间内C相和B相共同产生悬浮力，具体步骤如下：

步骤I-1，调节C相悬浮力，此区间内C相工作于双绕组悬浮励磁模式；

步骤I-1-1，根据所述C相的X方向悬浮力和C相的Y方向悬浮力以及电流计算公式得到C相两线圈电流差的参考值

步骤I-1-2，根据C相两线圈电流差的参考值由电流计算公式和得到C相两线圈电流的参考值和

步骤I-1-3，利用电流斩波控制方法，让C相两线圈的实际电流i_c1和i_c2分别跟踪其参考值和

步骤I-2，调节B相悬浮力，此区间内B相工作于单绕组悬浮励磁模式；

步骤I-2-1，根据所述悬浮力方向，判别B相两线圈N_b1和N_b2的导通状态；当时，线圈N_b1导通励磁，当时，线圈N_b2导通励磁；

步骤I-2-2，当时，根据得到B相线圈N_b1的电流参考值当时，根据得到B相线圈N_b2的电流参考值

步骤I-2-3，利用电流斩波控制方法，让B相两线圈的实际电流i_b1和i_b2分别跟踪其参考值和

步骤J，调节转矩，具体步骤如下：

步骤J-1，采集转子实时转速，计算得到转子角速度ω；

步骤J-2，转子角速度ω与设定的参考角速度ω^*相减，得到转速差Δω；

步骤J-3，所述转速差Δω，通过比例积分控制器，获得关断角θ_off，利用角度位置控制方法，通过动态调节关断角θ_off的取值，从而实时调节各相转矩；

步骤J-4，θ∈[θ₁，θ₂]时，C相处于转矩励磁工作模式，C相关断角θ_offC＝θ_off；θ∈[θ₃，θ₄]时，A相处于转矩励磁工作模式，A相关断角θ_offA＝θ_off；θ∈[θ₅，θ₆]时，B相处于转矩励磁工作模式，B相关断角θ_offB＝θ_off。

本发明的有益效果：本发明提出了一种复合转子无轴承开关磁阻电机的解耦控制方法，所述复合转子无轴承开关磁阻电机的定子为凸极结构，极数为6，转子由凸极转子和圆柱转子构成，凸极转子极数为2，每个定子上绕有一个线圈；在优化设计定子和凸极转子极弧角的基础上，形成两个宽度均为60°的最大和最小电感平顶区；每相绕组由两个线圈组成，且每个线圈均独立控制；悬浮励磁时，需同时导通3个线圈，通过控制3个线圈电流，以调节悬浮力，其中所述3个线圈中的2个线圈属于同一相，工作于双绕组悬浮励磁模式，剩余1个线圈属于另两相中的一相，工作于单绕组悬浮励磁模式；转矩励磁时，在电感变化区对每相两线圈实施对称励磁，并通过控制该相功率开关的关断角，以调节转矩；由于在最小电感平顶区和最大电感平顶区实施悬浮励磁，在电感变化区域实现转矩输出，从而可实现转矩和悬浮力的解耦控制；用本发明的技术方案，能够达到如下技术效果：

(1)可实现转矩和悬浮力的解耦控制；

(2)控制简单，实施便利；

(3)功率开关管少，控制器成本低。

附图说明

图1是复合转子无轴承开关磁阻电机的三维结构示意图。

图2是复合转子无轴承开关磁阻电机的A相绕组示意图。

图3是复合转子无轴承开关磁阻电机的解耦控制方法的系统框图。

图4是复合转子无轴承开关磁阻电机的三相绕组电感和电流波形示意图。

附图标记说明：图1至图4中，1是定子，2是凸极转子，3是圆柱转子，4是线圈，5是转轴，i_a1+、i_a2+分别为A相两个线圈的流入电流，i_a1-、i_a2-分别为A相两个线圈的流出电流，i_b1+、i_b2+分别为B相两个线圈的流入电流，i_b1-、i_b2-分别为B相两个线圈的流出电流，i_c1+、i_c2+分别为C相两个线圈的流入电流，i_c1-、i_c2-分别为C相两个线圈的流出电流，F_α，F_β分别为A相绕组在A相的X、Y轴方向产生的悬浮力，F_α*，F_β*为悬浮力的参考值，F_Aα*，F_Aβ*为A相悬浮力的参考值，F_Bα*，F_Bβ*为B相悬浮力的参考值，F_Cα*，F_Cβ*为C相悬浮力的参考值，α、β分别为转子在所在相的X、Y轴方向上的偏心位移，α*、β*分别为转子在所在相的X、Y轴方向上偏心位移的参考值，转子位置角为θ，θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆表示不同的转子位置角，θ_on、θ_off分别为相绕组起始励磁导通的开通角和转矩励磁结束时的关断角，θ_onA、θ_offA分别为A相绕组起始励磁导通的开通角和转矩励磁结束时的关断角，θ_onB、θ_offB分别为B相绕组起始励磁导通的开通角和转矩励磁结束时的关断角，θ_onC、θ_offC分别为C相绕组起始励磁导通的开通角和转矩励磁结束时的关断角。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明一种复合转子无轴承开关磁阻电机的解耦控制方法的技术方案进行详细说明：

如图1所示，是复合转子无轴承开关磁阻电机的三维结构示意图，其中，1是定子，2是凸极转子，3是圆柱转子，4是线圈，5是转轴。

复合转子无轴承开关磁阻电机包括定子、转子和线圈；所述定子为凸极结构，极数为6；所述转子由圆柱转子和凸极转子构成，圆柱转子为圆柱型结构，凸极转子为凸极结构，且极数为2；所述圆柱转子和凸极转子串联紧密布置，套在转轴上，并布置在所述定子内；每个定子齿均绕有1个线圈，共6个。

图2为复合转子无轴承开关磁阻电机的三相绕组示意图。每相绕组由空间上相隔180°的两个线圈构成。每相两线圈电流产生的两极对称磁通，呈NS分布。B、C相绕组与A相绕组结构相同，仅在位置上与A相相差60°和-60°。A相两个线圈分别为N_a1和N_a2，B相两个线圈分别为N_b1和N_b2，C相两个线圈分别为N_c1和N_c2；所述定子极弧角为α_s，所述凸极转子极弧角为α_r，二者需满足α_s+60°≤α_r≤120°-α_s，以形成2个宽带均为60°的最大电感平顶区和最小电感平顶区；

图3是复合转子无轴承开关磁阻电机的解耦控制方法的系统框图。控制过程为：检测电机转子位置信息，得到每相绕组的开通角θ_on，每相开始导通励磁；将位移误差信号进行PID调节获得每相给定悬浮力F_α*，F_β*，经悬浮力分配计算环节，得到每相悬浮力的参考值，A相悬浮力的参考值分别为F_Aα*和F_Aβ*，B相悬浮力的参考值分别为F_Bα*和F_Bβ*，C相悬浮力的参考值分别为F_Cα*和F_Cβ*，之后经过悬浮电流控制器获得各相线圈电流的参考值，A相两个线圈电流的参考值分别为i_a1*和i_a2*，B相两个线圈电流的参考值分别为i_b1*和i_b2*，C相两个线圈电流的参考值分别为i_c1*和i_c2*，再经过各相励磁控制器，利用电流斩波控制让各相实际电流跟踪各相绕组电流的参考值，以产生所需的悬浮力。

检测电机转子位置信息，经计算得到实际转速ω，将转速误差信号进行PI调节，获得每相绕组的关断角θ_off，通过关断角θ_off控制功率电路的导通宽度，进而动态调节输出转矩。

图4是复合转子无轴承开关磁阻电机的三相绕组电感和电流波形示意图。

为实现复合转子单绕组无轴承开关磁阻电机转矩与悬浮力的解耦控制，采用一种新型导通控制策略。一相两个线圈在最小电感平顶区同时导通，进行不对称励磁；另一相在最大电感平顶区导通一个线圈，两相3个线圈共同产生悬浮所需的径向力；剩余一相两个线圈在电感上升区间同时导通，并施加对称励磁，以调节转矩。因此，每相绕组均存在双绕组悬浮励磁、转矩励磁和单绕组悬浮励磁等三种工作模式。

如图4所示，每相绕组电感关于转子位置的周期角为180°，且呈现三种变化区间，分别为最小电感平顶区，电感变化区、最大电感平顶区，所述三个区间的宽度为60°，其中电感变化区包括两个区域，分别为电感上升区和电感下降区，且二者的宽度均为30°；最大电感和最小电感平顶区的电感均为恒值，不产生转矩，电感上升区产生正转矩，电感下降区产生负转矩；

所述复合转子无轴承开关磁阻电机的运行模式如下：

(1)当转子位置角θ∈[θ₁，θ₂]时，在θ＝θ₁处A相两个绕组开始导通，进行不对称励磁，B相中的一个线圈导通，A相两个线圈和B相一个线圈共同产生悬浮力，并且当θ＝θ₂时，B相关断；此区间转矩由C相两线圈对称励磁产生，并在θ＝θ_offC处，C相关断，该相转矩励磁结束。

(2)当转子位置角θ∈[θ₂，θ₃]时，A相两个线圈继续不对称励磁，在θ＝θ₂处C相一个线圈开始导通，A相两个线圈和C相一个线圈共同产生悬浮力，并且在θ＝θ₃处，A相两个线圈结束不对称励磁，开始对称励磁。

(3)当转子位置角θ∈[θ₃，θ₄]时，A相两个线圈对称励磁，产生转矩，并在θ＝θ_offA时，A相绕组关断，结束转矩励磁；在θ＝θ₃处B相两线圈开始导通，进行不对称励磁，C相绕组一个线圈继续导通，B相两个线圈和C相一个线圈共同产生悬浮力。

(4)当转子位置角θ∈[θ₄，θ₅]时，B相两个线圈继续不对称励磁，在θ＝θ₄处A相一个线圈开始导通，B相两个线圈和A相一个线圈共同产生悬浮力；并且当θ＝θ₅时，B相两个线圈结束不对称励磁，开始对称励磁；

(5)当转子位置角θ∈[θ₅，θ₆]时，在θ＝θ₅处C相两个线圈开始导通，进行不对称励磁，A相中的一个线圈导通，C相两个线圈和A相一个线圈共同产生悬浮力，并且当θ＝θ₆时，A相关断；此区间转矩由B相两线圈对称励磁产生，并在θ＝θ_offB处，B相关断，该相转矩励磁结束。

(6)当转子位置角θ∈[θ₆，θ₇]时，C相两个线圈继续不对称励磁，在θ＝θ₆处B相一个线圈开始导通，C相两个线圈和B相一个线圈共同产生悬浮力；并且在θ＝θ₇处，C相两个线圈结束不对称励磁，开始对称励磁；同时在θ＝θ₇处，A相两个线圈开始不对称励磁，进入下一个励磁周期。

当A相N_a1和N_a2两个线圈不对称励磁，而B相线圈N_b1处于悬浮励磁导通时，A相X和Y方向悬浮力F_Aα和F_Aβ的表达式为：

F_Aα＝k_f1(i_a1+i_a2)(i_a1-i_a2),F_Aβ＝0 (1)

其中k_f1为悬浮力系数，其表达式为：

k_f1＝μ₀l_crα_sN²/2δ² (2)

式中，μ₀为真空磁导率，l_c为圆柱转子的轴向长度，r为圆柱转子的半径，α_s为定子的极弧角，δ为气隙长度，N为单个线圈匝数；

B相线圈N_b1产生的X和Y方向悬浮力F_Bα和F_Bβ的表达式为

其中k_f2为悬浮力系数，其表达式为：

k_f2＝μ₀(l_c+l_t)rα_sN²/2δ² (4)

式中，l_t为凸极转子的轴向长度。

令：

I_N＝(i_a1+i_a2)/2,Δi_sa＝(i_a1-i_a2)/2 (5)

式中，I_N为6/2极复合转子无轴承开关磁阻电机的相额定电流，Δi_sa为A相两线圈的电流差。

将式(5)代入式(1)后，得：

F_Aα＝4k_f1I_NΔi_sa,F_Aβ＝0 (6)

当F_α*和F_β*已知时，可计算出A相、B相悬浮力的参考值：

由式(7)可计算A相两个线圈和B相一个线圈电流的参考值，其中A相两线圈电流差的参考值为：

B相一个线圈电流的参考值：

为实现复合转子无轴承开关磁阻电机的解耦控制，每相绕组均有三种工作模式：双绕组悬浮励磁工作模式、转矩励磁工作模式和单绕组悬浮励磁工作模式；悬浮励磁时，通过独立控制3个线圈电流，以调节悬浮力，其中所述3个线圈中的2个线圈属于同一相，工作于双绕组悬浮励磁模式，剩余1个线圈属于另两相中的一相，工作于单绕组悬浮励磁模式；转矩励磁时，在电感变化区域对每相两个线圈实施对称励磁，并通过控制该相功率开关的关断角，以调节转矩；由于悬浮力产生在最大电感平顶区和最小电感平顶区，而转矩产生在电感变化区，因此可实现转矩和悬浮力的解耦控制；包括如下步骤：