[發明專利]雙邊長初級動永磁直線電機動子橫向懸浮控制方法

有效

• 申請號: 202110317365.7
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112886892B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 顏建虎;張予希;張鑒捷;池松;應展烽
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/22;H02P25/06;H02P27/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種雙邊長初級動永磁直線電機動子橫向懸浮控制方法，對兩邊定子進行獨立矢量控制，通過提取的定子端電壓和電流，建立氣隙磁場模型，估算出氣隙間隙偏移，通過氣隙環PID調節器輸出后估算出電機磁鏈，然后通過速度環PID調節器輸出推力參考值與磁鏈計算q軸電流參考值，根據法向力參考值與q軸電流參考值計算雙邊d軸電流參考值，通過電流環PI調節后采用相應調制算法控制變流器，從而實現對雙邊長初級動永磁直線電機動子橫向懸浮控制。

技術領域

本發明屬于電機領域，具體涉及一種雙邊長初級動永磁直線電機動子橫向懸浮控制方法。

背景技術

直線電機驅動具有全程可控、裝置體積小、彈射間隔短和彈射成本低等諸多優點，在軍事國防、救援物資投遞和汽車碰撞測試等電磁彈射領域具有廣闊應用前景。

針對雙邊直線電機的橫向懸浮控制大多采用三種方式，第一種是利用電磁作動器實現直線電機橫向氣隙調節，該方法精度較低；第二種是采用懸浮繞組和推力繞組實現正交運動解耦控制，并分別采用雙矢量控制，實現了懸浮與推力控制，但采用懸浮繞組使得電機結構和控制變得更復雜，功率密度小，效率低；第三種是利用兩組獨立變頻器分別控制兩側的定子繞組，實現直線電機推力和橫向懸浮力解耦控制，該方法結構簡單，效率高，容錯強。

韓國電工研究所Bang D-J在《Wide air-gap control for multi-modulepermanent magnet linear synchronous motors without magnetic levitationwindings》一文中針對雙邊永磁直線電機利用間隙傳感器獲得氣隙橫向距離，并采取了雙變頻器間接磁場定向懸浮控制。該方法因為采用了間隙傳感器，所以結構復雜，無法滿足在短行程電磁彈射條件下使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙邊長初級動永磁直線電機動子橫向懸浮控制方法，能夠解決需要依賴傳感器、控制復雜這一問題。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種雙邊長初級動永磁直線電機動子橫向懸浮控制方法，步驟如下：

步驟一：對雙邊長初級動永磁直線電機的兩邊定子分別采用兩套變頻器進行獨立矢量控制，分別提取雙邊長初級動永磁直線電機兩邊定子端電壓u_abc1、u_abc2和電流i_abc1、i_abc2。

步驟二：建立氣隙磁場模型，通過提取的兩邊定子端電壓u_abc1、u_abc2和電流i_abc1、i_abc2估算出雙邊氣隙間隙長度g₁、g₂，根據氣隙間隙長度參考值g^*進而求得間隙偏移δ。

步驟三：通過輸入氣隙間隙參考值δ^*與實際值δ的偏差，設計PID調節器，輸出勵磁繞組和d軸定子繞組之間互感額定值M，并結合勵磁電流i_m，共同估算出雙邊電機互感磁鏈ψ_m1、ψ_m2。

步驟四：通過輸入速度參考值v^*與實際值v的偏差，設計PID調節器，輸出直線電機雙邊推力參考值F_x^*，然后將直線電機雙邊互感磁鏈ψ_m1、ψ_m2引入速度環和電流環中，計算得到雙邊q軸電流參考值i_q1^*、i_q2^*。