随着国家节能减排要求的日益提高,离心机作为大型建筑的核心空调设备,不断向节能化的方向发展。传统离心机受机械轴承、油路润滑、齿轮传动等因素制约,能效难以突破。磁悬浮离心机采用磁轴承支承转轴并通过高速永磁同步电机直驱叶轮,可大幅提升能效,是离心机的发展方向。目前国内外仅以丹佛斯为代表的少数国外企业在中小冷量有所应用,且对中国进行严密技术封锁。珠海格力电器自2010年开始,历经8年实现了磁悬浮系统核心部件的自主研发,并完成了磁悬浮离心压缩机及机组的开发,但离心机载荷随机多变、扰动源多,在大批量工程应用过程中还存在扰动下转子悬浮精度难保证,易出现失稳情况,以及异常断电时的转子跌落等稳定性问题。本文将主要针对制冷离心压缩机用磁悬浮系统的稳定性关键技术难题展开研究。首先,研究转子结构强度及轴承的支承刚度,从结构上为离心压缩机中磁悬浮系统的稳定运行奠定基础。基于转子在全工况范围内的强度要求,考虑工程实际中装配工艺对转子强度的影响,提出考虑装配压紧力影响的高速电机转子强度设计方法;分析支承刚度的主要影响因素,并通过转子刚体模态和隔离裕度要求建立支承刚度的设计准则,提出磁悬浮轴承刚度设计方法。其次,针对制冷离心压缩机中磁悬浮系统面临的不平衡、气流冲击、刚体模态等扰动问题,分析不同扰动的影响及抑制机理,分别从轴系布局及扰动控制策略两方面实现扰动抑制,解决离心机中磁悬浮系统稳定运行的关键难题。研究各种扰动下离心压缩机中轴系布局对轴承负荷的影响,基于转子高精度悬浮要求,建立制冷离心压缩机用高精度磁悬浮轴系布局方法;根据不平衡力与轴承位移、电流及电磁力之间的关系,提出一种带有补偿因子的格型自适应滤波不平衡控制方法,减小电流同时提高转子悬浮精度;考虑转子处于刚体模态时的共振控制机理与气流冲击下的模糊控制规则相反,提出一种变论域模糊控制与刚体模态共振控制的复合控制方法,保证磁悬浮电机系统高精度运行。再次,为了避免磁悬浮系统在异常断电时发生转子跌落,研究基于逆变器主动控制的高可靠磁悬浮系统异常断电停机控制方法,无需依赖电机的转子位置,通过构建异常断电停机控制下系统的数学模型,详细分析所提出的控制方法的原理及可行性。在设计母线电压控制策略时,针对控制系统的非线性、时变及增益不确定特性,提出基于参数自调节滑模变结构的电压控制策略,实现异常断电时电机制动过程中母线电压的稳定输出,从而维持磁轴承持续供电,确保转子零跌落转速稳定着陆。最后,搭建高速大功率电机对拖加载实验平台,并结合离心压缩机实验平台,分别以150RT离心压缩机用磁悬浮电机及相应的磁悬浮离心压缩机为实验对象,通过实验验证了本文所提出方法可有效提高制冷离心压缩机用磁悬浮系统稳定性。在本文研究成果的基础上,实现了80RT～1300RT的磁悬浮离心压缩机产品的批量开发。