[发明专利]一种磁通切换直线电机速度脉动抑制方法

权利要求书

1.一种磁通切换直线电机速度脉动抑制方法，其特征在于：通过注入谐波电流对定位力引起的推力波动进行补偿；同时通过扰动观测器对因摩擦力及参数变化等不确定性因素引起的推力波动进行补偿，进一步消弱推力波动。

2.根据权利要求1所述的磁通切换直线电机速度脉动抑制方法，其特征在于：所述通过注入谐波电流对定位力引起的推力波动进行补偿的方法：所述磁通切换直线电机(LFSPM)其定位力是以位置x的周期性函数；采用i_d＝0的控制方式时，通过控制q轴电流iq即可实现对电流推力的线性化控制，其次，在控制系统中给对应的电磁推力的q轴电流附加一个补偿电流iqc，即可产生用于抵消定位力的电磁推力。

3.根据权利要求2所述的磁通切换直线电机速度脉动抑制方法，其特征在于：所述用于抵消定位力的电磁推力为与LFSPM电机定位力幅值相等、相位相反的电磁推力。

4.根据权利要求3所述的磁通切换直线电机速度脉动抑制方法，其特征在于：所述通过扰动观测器对因摩擦力及参数变化等不确定性因素引起的推力波动进行补偿的方法：在系统建立时，扰动观测器能将系统不确定性视为系统扰动，将实际输出与重构模型的输出的差值作为等同的干扰应用到重构模型，估计出这个等同的干扰并将估计值作为补偿信号应用到输入端。

5.根据权利要求4所述的磁通切换直线电机速度脉动抑制方法，其特征在于：所述通过注入谐波电流对定位力引起的推力波动进行补偿的方法，包括以下步骤：

第一步，将直线电机电枢绕组产生的行波磁场等效成圆形磁场，初级动子中永磁磁场的直线运动等效成圆周运动，然后将d轴固定于永磁磁通Ψ_PM的方向上，建立随动子一起运动的dq轴坐标系，在这个dq轴坐标系上可以得到LFSPM电机的电压方程为：

ud=Rsid+pψd-ωsψquq=Rsiq+pψq+ωsΨd]]>

其中，

ψd=Ldid+ψPMψq=Lqiqωs=2πv/τp---(5)]]>

u_q、u_d分别为d、q轴电压；i_d、i_q分别为d、q轴电流；ψ_d、ψ_q分别为d、q轴磁链；L_d、L_q分别为d、q轴电感；R_s为定子电阻；ψ_PM永磁体磁链参数；ω_s为基波电压的角速度，v为动子速度。

第二步，由于dq轴电感相同，电磁推力可简化为：

Fe=FPM=322πτpψPMiq]]>

第三步，将指令电流dq轴分量分别与反馈dq轴电流分量进行比较，其比较值经电流调节器后产生电枢电压dq轴分量，即ud=Gi(id*-id)uq=Gi(iq*-iq),]]>由第一步中的电压方程，可得出得到dq轴电压与电流的关系：

uq=(Rs+pLs)iq+ωsLsid+ωsψPMud=(Rs+pLs)id-ωsLsiq]]>

第四步，将LFSPM电机的L_d＝L_q＝L_s带入到第三步中的dq轴电压与电流的关系式，再带入到ud=Gi(id*-id)uq=Gi(iq*-iq),]]>得到经电流调节器调节后的输出电流：

id=GiGi+Rs+pLsid*+ωsLsGi+Rs+pLsiqiq=GiGi+Rs+pLsiq*+ωsLsGi+Rs+pLsid-ωsψPMGi+Rs+pLsid;]]>

第五步，根据第四步得到的经电流调节器调节后的输出电流，得出电流调节器的增益G_i要满足：

Gi>>ωsLsGi>>ωsψPM]]>

其中，i_d*，i_q*为给定值。