[发明专利]永磁直线同步电机的控制方法和控制系统

说明书

本公开涉及一种永磁直线同步电机的控制方法和控制系统，可用于对电机进行无位置传感器的控制。所述电机的动子底部设置光栅尺，所述电机的定子两端设置光栅读数头；所述控制方法包括：当动子经过所述光栅读数头时，获取光栅计数脉冲信号；获取定子绕组回路的反电势电压信号；基于所述光栅计数脉冲信号和所述反电势电压信号，确定电磁参数标定值；当动子与所述光栅读数头错开时，获取定子绕组回路的当前反电势电压信号；基于所述电磁参数标定值和所述当前反电势电压信号，确定电机当前位置和当前速度。本公开的技术方案可实现无位置传感器结构下的位置和速度的确定，从而有利于实现无位置传感器的电机的高精度控制。

技术领域

本公开涉及数字控制方法技术领域，尤其涉及一种永磁直线同步电机的控制方法和控制系统。

背景技术

直线电动机是能够直接产生直线运动的电机，它能将电能直接转换为直线运动所需的机械能。相较于旋转电动机而言，能够很好地解决传动效率和可靠性等问题，同时降低了成本且易于维护。由于直线同步电机具有较高的效率和功率因数，并且随着永磁材料的高速发展，特别是在高性能永磁材料钕铁硼(NdFeB)出现后，永磁直线同步电机因其损耗小、力能指标高、响应速度快等特点，使其与其他高速精密系统相比，具有较大的优越性。

现阶段，直线电机主要通过位置传感器来检测动子和定子间的相对位置信息，位置传感器作为传统电动机控制系统中的一部分，具有机械安装精度要求高、抗干扰能力差、成本高、可靠性差、抗振能力低以及体积大等缺点，同时永磁直线同步电机无法在电机动子和定子之间通过线缆进行位置信号传输的问题，使得动子位置反馈成为控制系统的障碍。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种永磁直线同步电机的控制方法和控制系统，针对动子在不同定子上电磁参数的不同的特点，结合数字处理器，在现代控制理论的基础上，精准地获取控制参数，利用无位置算法估计出电机的位置与速度，从而实现无位置传感器的电机高精度控制。

本公开提供的永磁直线同步电机的控制方法，所述电机的动子底部设置光栅尺，所述电机的定子两端设置光栅读数头；所述控制方法包括：

当动子经过所述光栅读数头时，获取光栅计数脉冲信号；

获取定子绕组回路的反电势电压信号；

基于所述光栅计数脉冲信号和所述反电势电压信号，确定电磁参数标定值；

当动子与所述光栅读数头错开时，获取定子绕组回路的当前反电势电压信号；

基于所述电磁参数标定值和所述当前反电势电压信号，确定电机当前位置和当前速度。

可选的，该控制方法还可包括：

获取电机的期望位置和期望速度；

基于所述期望位置、期望速度、当前位置以及当前速度，确定电流参考值；

获取电机的当前电流值；

基于所述电流参考值和所述当前电流值，实现电流的闭环控制；

基于所述期望位置和所述当前位置，实现位置的闭环控制；以及

基于所述期望速度和所述当前速度，实现速度的闭环控制。

可选的，该控制方法还可包括：

基于所述电流参考值和所述当前电流值，确定电流输出值；

基于所述电流输出值，确定PWM脉冲；

基于所述PWM脉冲驱动所述电机运动。

本公开还提供了一种永磁直线同步电机的控制系统，可用于执行上述任一种控制方法，该控制系统包括：