永磁同步直线电机在弧线上的自动寻相方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种永磁同步直线电机在弧线上的自动寻相方法和装置。所述方法包括：通过在弧线上设多若干个寻相点，并采用位置环控制算法将电机的动子从弧线初始位置依次牵引至弧线上的所有寻相点进行寻相，直至动子位于弧线终止位置，并且在每个寻相点处采用相同的寻相步骤获取动子的初始相角；在获取动子在所有寻相点处的初始相角之后，进行曲线拟合并根据拟合得到的曲线估算动子在弧线上非寻相点处的初始相角，完成动子在弧线上所有位置的自动寻相。采用本方法能够满足弧线上的电机动子的寻相需求，寻相复杂度和成本较低，寻相准确度较高。较高。较高。

【技术实现步骤摘要】
永磁同步直线电机在弧线上的自动寻相方法和装置


[0001]本申请涉及电机控制
，特别是涉及一种永磁同步直线电机在弧线上的自动寻相方法和装置。

技术介绍

[0002]永磁同步直线电机通过将永磁体和线圈组合在一起，将电能转化为机械运动，因其具有高效率、高功率密度、快速动态响应和精准定位能力等特点被广泛应用于自动化设备、数控机床、医疗设备、电梯、轨道交通以及工业和实验室领域。而为了充分发挥其功能特点，需要在上电时知晓电机动子的相角，因此，需要对电机动子的相角进行检测。现有的寻相方法是在电机上安装专用传感器，直接对电机动子的磁极位置进行测量和记录，或者是采用直流法或高频注入法来寻找、估算上电时的初始相角。
[0003]现有的寻相方法在动子处于直线时具有很好的应用场景，这是因为在直线上动子的初始相角是始终不变的，因此直线上电机的寻相只要完成一次即可，寻相实现简单、复杂度低。但是当动子处于弧线时，由于动子上永磁块与定子线圈的姿态随时发生变化，由此导致不同的弧线位置上，动子的初始相角不同，现有的检测方法寻相实现复杂，成本较高，且弧线上动子初始相角的准确度较低。因此，需要研究一种新的寻相方法，满足动子处于弧线上时的寻相需求。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种永磁同步直线电机在弧线上的自动寻相方法和装置。
[0005]一种永磁同步直线电机在弧线上的自动寻相方法，所述方法包括：
[0006]将永磁同步直线电机的动子放置于弧线初始位置，并预设定子线圈的最大电流和电流相角，在预设的电流相角下逐步增大定子线圈电流，当检测到动子运动时封锁电流，并根据动子的运动方向对电流相角进行更新，并在更新后的电流相角下再次逐步增大定子线圈电流，并根据定子线圈电流增大后动子的运动方向对电流相角进行重复更新，直至在某一电流相角下，定子线圈电流增大至最大电流时动子仍保持静止，则将当前的电流相角作为动子在弧线初始位置的初始相角；
[0007]在弧线上设置若干个寻相点，当动子完成在弧线初始位置的寻相之后，采用位置环控制算法牵引动子移动至下一个寻相点进行寻相，直至动子处于弧线终止位置，完成动子在所有寻相点处的自动寻相；其中，动子在每个寻相点处的寻相步骤与动子在弧线初始位置的寻相步骤一致；
[0008]获取动子在所有寻相点处的初始相角并进行曲线拟合，根据拟合得到的曲线估算动子在弧线上非寻相点处的初始相角，完成动子在弧线上所有位置的自动寻相。
[0009]在其中一个实施例中，所述方法还包括：当定子线圈电流增大后动子的运动方向为顺时针时，封锁电流并判定动子正向运动并记录动子的运动状态为1；当定子线圈电流增
大后动子的运动方向为逆时针时，封锁电流并判定动子反向运动并记录动子的运动状态为
‑
1；当定子线圈电流增大至预设的最大电流而动子仍保持静止时，封锁电流并记录动子的运动状态为0。
[0010]在其中一个实施例中，所述方法还包括：将永磁同步直线电机的动子放置于弧线初始位置，预设定子线圈的最大电流并预设定子线圈的电流相角分别为0
°
、90
°
、180
°
和270
°
，依次在四个预设电流相角下逐步增大定子线圈电流，并记录每个预设电流相角下定子线圈电流增大后动子的运动状态；
[0011]当动子运动状态出现由1变化至0时，判定动子运动状态为0时的预设电流相角为动子在弧线初始位置的初始相角，完成动子在弧线初始位置的初始相角；
[0012]当动子运动状态出现由1变化至
‑
1时，判定动子在弧线初始位置的初始相角位于动子运动状态为1时与动子运动状态为
‑
1时的两个预设电流相角之间，并根据初始相角当前所处的角度范围对电流相角进行更新，在更新后的电流相角下逐步增大定子线圈电流，并记录定子线圈电流增大后的动子运动状态进行初始位置寻相，直至获取动子在弧线初始位置的初始相角。
[0013]在其中一个实施例中，在更新后的电流相角下逐步增大定子线圈电流，并记录定子线圈电流增大后的动子运动状态进行初始位置寻相，直至获取动子在弧线初始位置的初始相角，包括：
[0014]在更新后的电流相角下逐步增大定子线圈电流，并记录定子线圈电流增大后的动子运动状态；
[0015]当在更新后的电流相角下动子运动状态为0时，判定动子在弧线初始位置的初始相角为更新后的电流相角；
[0016]当更新后的电流相角下动子运动状态为1时，判定动子在弧线初始位置的初始相角位于更新后的电流相角与动子运动状态为
‑
1时的预设电流相角之间，并根据初始相角当前所处的角度范围对电流相角进行重复更新，直至在某一电流相角下，定子线圈电流增大至最大电流时，动子运动状态为0，则将当前的电流相角作为动子在弧线初始位置的初始相角；
[0017]当更新后的电流相角下动子运动状态为
‑
1时，判定动子在弧线初始位置的初始相角位于更新后的电流相角与动子运动状态为1时的预设电流相角之间，并根据初始相角当前所处的角度范围对电流相角进行重复更新，直至在某一电流相角下，定子线圈电流增大至最大电流时，动子运动状态为0，则将当前的电流相角作为动子在弧线初始位置的初始相角。
[0018]在其中一个实施例中，更新后的电流相角为初始相角当前所处角度范围的中值。
[0019]在其中一个实施例中，弧线上所有寻相点之间的角度间隔固定。
[0020]一种永磁同步直线电机在弧线上的自动寻相装置，所述装置包括：
[0021]初始位置寻相模块，用于将永磁同步直线电机的动子放置于弧线初始位置，并预设定子线圈的最大电流和电流相角，在预设的电流相角下逐步增大定子线圈电流，当检测到动子运动时封锁电流，并根据动子的运动方向对电流相角进行更新，并在更新后的电流相角下再次逐步增大定子线圈电流，并根据定子线圈电流增大后动子的运动方向对电流相角进行重复更新，直至在某一电流相角下，定子线圈电流增大至最大电流时动子仍保持静
止，则将当前的电流相角作为动子在弧线初始位置的初始相角；
[0022]寻相点寻相模块，用于在所述弧线上设置若干个寻相点，当动子完成在弧线初始位置的寻相之后，采用位置环控制算法牵引动子移动至下一个寻相点进行寻相，直至动子处于弧线终止位置，完成动子在所有寻相点处的自动寻相；其中，动子在每个寻相点处的寻相步骤与动子在弧线初始位置的寻相步骤一致；
[0023]曲线拟合模块，用于获取动子在所有寻相点处的初始相角并进行曲线拟合，根据拟合得到的曲线估算动子在弧线上非寻相点处的初始相角，完成动子在弧线上所有位置的自动寻相。
[0024]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0025]将永磁同步直线电机的动子放置于弧线初始位置，并预设定子线圈的最大电流和电流相角，在预设的电流相角下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步直线电机在弧线上的自动寻相方法，其特征在于，所述方法包括：将永磁同步直线电机的动子放置于弧线初始位置，并预设定子线圈的最大电流和电流相角，在预设的电流相角下逐步增大定子线圈电流，当检测到动子运动时封锁电流，并根据动子的运动方向对电流相角进行更新，并在更新后的电流相角下再次逐步增大定子线圈电流，并根据定子线圈电流增大后动子的运动方向对电流相角进行重复更新，直至在某一电流相角下，定子线圈电流增大至最大电流时动子仍保持静止，则将当前的电流相角作为动子在弧线初始位置的初始相角；在所述弧线上设置若干个寻相点，当动子完成在弧线初始位置的寻相之后，采用位置环控制算法牵引动子移动至下一个寻相点进行寻相，直至动子处于弧线终止位置，完成动子在所有寻相点处的自动寻相；其中，动子在每个寻相点处的寻相步骤与动子在弧线初始位置的寻相步骤一致；获取动子在所有寻相点处的初始相角并进行曲线拟合，根据拟合得到的曲线估算动子在弧线上非寻相点处的初始相角，完成动子在弧线上所有位置的自动寻相。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当定子线圈电流增大后动子的运动方向为顺时针时，封锁电流并判定动子正向运动并记录动子的运动状态为1；当定子线圈电流增大后动子的运动方向为逆时针时，封锁电流并判定动子反向运动并记录动子的运动状态为
‑
1；当定子线圈电流增大至预设的最大电流而动子仍保持静止时，封锁电流并记录动子的运动状态为0。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将永磁同步直线电机的动子放置于弧线初始位置，预设定子线圈的最大电流并预设定子线圈的电流相角分别为0
°
、90
°
、180
°
和270
°
，依次在四个预设电流相角下逐步增大定子线圈电流，并记录每个预设电流相角下定子线圈电流增大后动子的运动状态；当动子运动状态出现由1变化至0时，判定动子运动状态为0时的预设电流相角为动子在弧线初始位置的初始相角，完成动子在弧线初始位置的初始相角；当动子运动状态出现由1变化至
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1时，判定动子在弧线初始位置的初始相角位于动子运动状态为1时与动子运动状态为
‑
1时的两个预设电流相角之间，并根据初始相角当前所处的角度范围对电流相角进行更新，在更新后的电流相角下逐步增大定子线圈电流，并记录定子线圈电流增大后的动子运动状态进行初始位置寻相，直至获取动子在弧线初始位置的初始相角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在更新后的电流相角下逐步增大定子线圈电流，并记录定子线圈电流增大后的动子运动状态进行初始位置寻相，直至获取动...

【专利技术属性】
技术研发人员：年佳，刘恒坤，
申请(专利权)人：湖南凌翔磁浮科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：