[发明专利]一种直线电机单电流传感器直接推力控制方法

权利要求书

1.一种直线电机单电流传感器直接推力控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)通过采样电路测得直线电机外部直流母线电流i_dc，动子位置角θ_e；

(2)根据直流母线电流i_dc和动子位置角θ_e，计算直线电机磁链控制值、直线电机推力控制值，确定直线电机定子磁链扇区编号，进而基于电压矢量表选择电压矢量；

并且，计算直线电机磁链控制值、直线电机推力控制值，确定直线电机定子磁链扇区编号，方法如下：

(2.1)根据上一个采样周期，得到任一相电流和相模式：

其中，S_A、S_B、S_C分别表示IGBT三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，i_A，i_B，i_C分别表示永磁直线电机的A、B、C相电流；

(2.2)根据上个采样周期电流测量值和另外两相中最新更新的一相电流作为间接测量值由下式得到三相电流：

i_A+i_B+i_C＝0

(2.3)通过坐标变换，得到直线电机定子电流在两相静止坐标系α、β下的α、β轴分量：

其中，i_α、i_β分别表示直线电机定子电流在两相静止坐标系α、β下的α、β轴分量；

(2.4)计算得到直线电机定子磁链在两相静止坐标系α、β下的α、β轴分量：

其中，ψ_f表示直线电机永磁磁链，ψ_α、ψ_β分别表示直线电机定子磁链在两相静止坐标系α、β下的α、β轴分量，L_s表示直线电机定子相电感；

(2.5)计算得到直线电机定子磁链幅值和相角：

其中，ψ_s表示直线电机定子磁链幅值，θ表示直线电机定子磁链相角；

(2.6)计算得到直线电机电磁推力：

其中，τ表示直线电机定子极距，F_e表示直线电机电磁推力；

(2.7)确定直线电机定子磁链扇区编号

其中，N表示扇区编号；

(2.8)通过比例积分调节器得到直线电机电磁推力的参考值：

其中，v^*表示给定的直线电机速度参考值，v表示直线电机实际的速度反馈值，Δv表示直线电机速度偏差量，表示直线电机电磁推力的参考值，k_p、k_i分别比例积分调节器比例系数、比例积分调节器积分系数；

(2.9)计算得到直线电机推力控制值

其中，表示直线电机电磁推力参考值，F_e表示直线电机实际的电磁推力，e_F表示直线电机电磁推力的误差，ΔF表示直线电机推力控制器环宽设定值，ε_F表示直线电机推力控制值；

(2.10)计算得到直线电机磁链控制值：

其中，表示直线电机定子磁链幅值参考值，ψ_s表示直线电机定子磁链幅值，e_ψ表示直线电机定子磁链幅值的误差，Δψ表示直线电机磁链控制器环宽设定值，ε_ψ表示直线电机磁链控制值；

(3)根据所选择的电压矢量计算相模式、沦陷时间和切换指令，方法如下：

(3.1)计算沦陷时间t_s：

若相模式连续两个或两个以上采样周期保持不变时，则将这若干个采样周期记为沦陷时间t_s；

(3.2)计算切换指令：

其中，ε_t表示切换指令，t_s表示沦陷时间，t_l表示极限时间设定值；

(4)重新计算直线电机磁链控制值、直线电机推力控制值；

(5)如果切换指令为1，则根据直线电机推力控制值、直线电机磁链控制值、直线电机定子磁链扇区编号N和电压矢量表重新选择电压矢量，实现直线电机的直接推力控制。

2.根据权利要求1所述的一种直线电机单电流传感器直接推力控制方法，其特征在于，步骤(4)中，重新计算直线电机磁链控制值、直线电机推力控制值，方法如下：

(4.1)若ε_t＝0，表示测量延迟误差在可接受范围之内，满足双目标优化原则，即选择的电压矢量能同时跟踪推力和磁链，直线电机推力控制值ε_F、直线电机磁链控制值ε_ψ保持不变；

(4.2)若ε_t＝1，表示测量延迟误差不在可接受范围之内，根据单目标优化原则，即选择的电压矢量优先满足推力或磁链，得到直线电机误差标幺值：

其中，e_ψ表示直线电机定子磁链幅值的误差，ψ_f表示直线电机永磁磁链值，e_F表示直线电机电磁推力的误差，F_r表示直线电机电磁推力的额定值，表示直线电机磁链误差标幺值，表示直线电机推力误差标幺值；

(4.3)计算得到直线电机控制值标幺值：

其中，ε^p表示直线电机控制值标幺值，表示直线电机磁链误差标幺值，表示直线电机推力误差标幺值；

(4.4)计算得到直线电机新的控制值：

其中，ε^p表示直线电机控制值标幺值，ε_F表示直线电机推力控制值，ε_ψ表示直线电机磁链控制值。