一种直线电机的控制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直线电机的控制方法、装置及系统，其中方法包括：获取所述直线电机对应的给定频率；对所述给定频率进行积分以获取所述给定频率对应的位置给定量；获取上一时刻向预设无功闭环输出的控制频率，并对所述控制频率进行积分以获取所述控制频率对应的位置反馈量；对所述位置给定量和位置反馈量进行预设PI调节处理以获取调节频率；根据所述调节频率对所述给定频率进行调节以向所述预设无功闭环输出控制频率；以及根据所述控制频率通过所述预设无功闭环控制所述直线电机运行。该方法可形成位置闭环控制，提高了直线电机行程控制精度；同时还利用预设无功闭环达到节能效果。

【技术实现步骤摘要】
一种直线电机的控制方法、装置及系统
本专利技术涉及电机控制领域，尤其涉及一种直线电机的控制方法、装置及系统。
技术介绍
直线电机是把旋转电动机沿径向剖开拉直演变而成，是一种由电能直接转换成直线机械运动的推力装置，由控制理论来说直线电机是用于直线位移机构，将控制变得更直接，动态响应更快，并且由于省去许多机械传动件，使得机械结构更简捷，同时消除了机械间隙，有利于提高精度、传动刚度、能量转换效率以及降低噪声等。虽然直线电机有很多优势，但其应用在某些领域也存在一些缺陷，比如应用在抽油机领域，将直线电机与抽油泵结合即构成直线电机潜油电泵，直线电机潜油电泵作为抽油机也具有很多优势，但是将直线电机用于抽油现场需要上下往复运行，且要求直线电机运行稳定与功率因素可控，目前的所采用的VF控制方案很难做到。同时VF控制还存在带载启动困难，VF曲线不能根据负载自动优化，由此造成直线电机的电能浪费。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种直线电机的控制方法、装置及系统，旨在精确地控制直线电机运行以及节约电能。第一方面，本专利技术提供了一种直线电机的控制方法，该方法包括：获取所述直线电机对应的给定频率；对所述给定频率进行积分以获取所述给定频率对应的位置给定量；获取上一时刻向预设无功闭环输出的控制频率，并对所述控制频率进行积分以获取所述控制频率对应的位置反馈量；对所述位置给定量和位置反馈量进行预设PI调节处理以获取调节频率；根据所述调节频率对所述给定频率进行调节以向所述预设无功闭环输出控制频率；以及根据所述控制频率通过所述预设无功闭环控制所述直线电机运行。第二方面，本专利技术还提供了一种直线电机的控制装置，该装置包括：频率获取单元，用于获取所述直线电机对应的给定频率；频率积分单元，用于对所述给定频率进行积分以获取所述给定频率对应的位置给定量；获取积分单元，用于获取上一时刻向预设无功闭环输出的控制频率，并对所述控制频率进行积分以获取所述控制频率对应的位置反馈量；调节获取单元，用于对所述位置给定量和位置反馈量进行预设PI调节处理以获取调节频率；调节输出单元，用于根据所述调节频率对所述给定频率进行调节以向所述预设无功闭环输出控制频率；以及运行控制单元，用于根据所述控制频率通过所述预设无功闭环控制所述直线电机运行。第三方面，本专利技术还提供了一种直线电机的控制系统，该系统包括直线电机和与所述直线电机连接的变频器，其中所述变频器执行上述任意一项所述的直线电机的控制方法以驱动所述直线电机运行。本专利技术的实施例通过获取直线电机的给定频率并计算其对应的位置给定量；获取上一时刻向预设无功闭环输出的控制频率并计算其对应的位置反馈量；对所述位置给定量和位置反馈量进行预设PI调节处理以获取调节频率，利用调节频率对控制频率进行调节；并根据调节后的控制频率，通过所述预设无功闭环控制所述直线电机运行，由此形成位置闭环控制，提高了直线电机行程控制精度；同时还利用预设无功闭环，使得无功电流可以单独控制，由此可实现直线电机的高效控制，进而达到节能效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种直线电机的控制系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种直线电机的控制方法的示意流程图；图3是本专利技术实施例提供的直线电机的控制原理框图；图4是图2中直线电机的控制方法的子步骤示意流程图；图5是本专利技术实施例提供的预设无功闭环的控制原理框图；图6是本专利技术另一实施例提供的预设无功闭环的控制原理框图；图7是本专利技术又一实施例提供的预设无功闭环的控制原理框图；图8是本专利技术实施例提供的直线电机的控制装置的结构示意框图；图9是本专利技术一实施例提供的直线电机的控制装置的结构示意框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。本专利技术的实施例提供了一种直线电机的控制方法、控制装置以及控制系统。为了便于理解，先对直线电机的控制系统进行介绍，在该控制系统的基础上详细介绍直线电机的控制方法及装置。请参阅图1，图1是本专利技术实施例提供的直线电机的控制系统的结构示意图。该控制系统10包括变频器11和直线电机12，其中直线电机12与变频器11连接。变频器11执行本申请实施例提供的直线电机的控制方法以驱动直线电机12运行，该直线电机可为永磁同步直线电机。控制系统启动后，变频器即会循环执行本实施例提供的直线电机的控制方法以驱动该直线电机运行。具体地，请参阅图2和图3，图2是本专利技术实施例提供的一种直线电机的控制方法的示意流程图，图3是本专利技术实施例提供的直线电机的控制原理框图。如图2所示，该控制方法包括步骤S101至S106。S101、获取所述直线电机对应的给定频率。在本实施例中，获取所述直线电机对应的给定频率是指变频器获取直线电机的给定频率。其中所述获取所述直线电机对应的给定频率，具体包括：获取用户在所述直线电机中设定的冲次数和冲程距离；以及根据所述冲次数和冲程距离计算所述直线电机对应的给定频率。具体地，冲程是指直线电机动子对应的一个上行或下行行程，比如冲程距离为2m，冲次数为4次/min，该冲次数和冲程距离对应的数据是由用户根据实际需要在直线电机上进行设定的，根据用户设定的冲次数和冲程距离可计算所述直线电机对应目标运行速度，由此可根据该目标运行速度即可获得给定频率。如图3所示，该给定频率表示为ωset。S102、对所述给定频率进行积分以获取所述给定频率对应的位置给定量。在本实施例中，将所述直线电机动子对应给定频率进行求积分，即可得到对应的给定位置，即所述位置给定量。由于直线电机上下往复运动，其行程控制精度难免出现误差，因此需要对该位置给定量以进行位置校正，以克服该误差。具体如图3所示，对给定频率ωset进行积分运算以获得位置给定量pref，其中1/S为积分器。S103、获取上一时刻向预设无功闭环输出的控制频率，并对所述控制频率进行积分以获取所述控制频率对应的位置反馈量。在本实施例中，该控制频率为预设无功闭环根据该频率进行发波控制电机运行的频率，不同时刻该控制频率可能对应不同的值。如图3所示，该控制频率表示为ωs_set，该控制频率ωs_set不同于给定频率ωset，但是是根据给定频率ωset进行微调得到的，具体是根据当前的给定频率和上一时刻的控制频率进行微调而得到的。对所述控制频率进行积分以获取所述控制频率对应的位置反馈量，即是对上一时刻的控制频率ωs_set进行积分处理，以获取其对应的位置反馈量pfeed。S104、对所述位置给定量和位置反馈量进行预设PI调节处理以获取调节频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直线电机的控制方法，其特征在于，包括：获取所述直线电机对应的给定频率；对所述给定频率进行积分以获取所述给定频率对应的位置给定量；获取上一时刻向预设无功闭环输出的控制频率，并对所述控制频率进行积分以获取所述控制频率对应的位置反馈量；对所述位置给定量和位置反馈量进行预设PI调节处理以获取调节频率；根据所述调节频率对所述给定频率进行调节以向所述预设无功闭环输出控制频率；以及根据所述控制频率通过所述预设无功闭环控制所述直线电机运行。

【技术特征摘要】
1.一种直线电机的控制方法，其特征在于，包括：获取所述直线电机对应的给定频率；对所述给定频率进行积分以获取所述给定频率对应的位置给定量；获取上一时刻向预设无功闭环输出的控制频率，并对所述控制频率进行积分以获取所述控制频率对应的位置反馈量；对所述位置给定量和位置反馈量进行预设PI调节处理以获取调节频率；根据所述调节频率对所述给定频率进行调节以向所述预设无功闭环输出控制频率；以及根据所述控制频率通过所述预设无功闭环控制所述直线电机运行。2.根据权利要求1所述的直线电机的控制方法，其特征在于，所述根据所述控制频率通过所述预设无功闭环控制所述直线电机运行，包括：获取所述直线电机对应的电机工作电流和电机工作电压；根据所述电机工作电流和电机工作电压通过功率计算器计算获得相对应的电机有功功率和电机无功功率；基于所述电机有功功率，对所述控制频率进行预设积分处理以获取调节发波角；获取第一预设值，并根据所述第一预设值和电机无功功率通过PI调节以获取第一微调电压；根据所述控制频率计算初级调节电压，并将所述初级调节电压通过加法器加上所述第一微调电压以获取目标调节电压；以及根据所述目标调节电压和调节发波角通过脉宽调制控制所述直线电机运行。3.根据权利要求2所述的直线电机的控制方法，其特征在于，所述将所述初级调节电压通过加法器加上所述第一微调电压以获取目标调节电压之前，还包括：对所述电机工作电流进行预设转矩提升处理以获取第二微调电压；所述将所述初级调节电压通过加法器加上所述第一微调电压以获取目标调节电压，包括：将所述初级调节电压通过加法器加上所述第一微调电压和第二微调电压以获取所述目标调节电压。4.根据权利要求3所述的直线电机的控制方法，其特征在于，所述对所述电机工作电流进行预设转矩提升处理以获取第二微调电压，包括：对所述电机工作电流进行坐标变换和转矩提升处理后通过滤波处理以获取所述第二微调电压。5.根据权利要求2所述的直线电机的控制方法，其特征在于，所述基于所述电机有功功率，对所述控制频率进行预设积分处理以获取调节发波角，包括：对所述电机有功功率进行振荡抑制处理以获取振荡微调频率；将所述控制频率通过减法器减去所述振荡微调频率后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春辉，王玉雷，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44