【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，属于直线电机控制。
技术介绍
1、直线电机得益于直接驱动的形式，省去了传统直线运动装置中的复杂传动机构，在机床、智能装备制造以及物流运输等场合得到了广泛的应用。
2、在长行程领域，往往需要动子没有拖链结构，并且可以设置一个或多个动子进行独立、灵活的控制，从而采用了以永磁体为动子，分段电枢为定子的多动子永磁同步直线电机系统。
3、传统的永磁同步直线电机采用三相结构，动子与动子间能够相互独立，也能够协同工作，具有较好的灵活性。但是，三相结构的系统不具有容错性，其中一相发生故障会导致整套三相绕组，甚至整个系统失效。
4、为了提高系统的容错性，永磁同步直线电机系统的电枢采用单相独立绕组结构。每个绕组的线包单独出线，任意两相之间没有电气连接和空间耦合，从而能够在故障状态下容错运行。
5、202210542179.8号专利提出一种独立绕组永磁同步直线电机切换方法，基于该专利提出的方法能够实现独立绕组永磁同步直线电机的电流控制，并使得系统的能耗最小。但是，这种绕组电流切换方法存在一个弊端，即对每个动子而言每次导通四套绕组的条件下，无法采用矢量闭环控制，只能使用单相闭环控制，电流控制器不得不跟踪交变电流给定，而传统的电流控制器对于交变电流给定的跟踪存在幅值衰减和相位滞后，从而导致了系统对于交变电流给定的跟踪误差。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能实现独立绕组
2、为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，所述电机包括定子和至少一个动子，所述定子包括若干绕组，每个动子耦合n套绕组，n为正整数且n≥3；
4、对于每个动子，设置位置检测装置，检测动子位置信号，根据动子位置信号，导通与该动子耦合的n套绕组；同时在该动子运动相同方向上，导通与该动子耦合绕组相邻的n-1套绕组，并在该动子运动相反的方向上，导通与该动子耦合绕组相邻的一套绕组；即每个动子对应导通2n套绕组；
5、对于每个动子对应导通的2n套绕组，设定与动子耦合的n套绕组为一组，作为耦合绕组，设定另n套绕组为一组，为非耦合绕组，两组绕组分别进行矢量闭环控制。
6、对上述技术方案的进一步设计为：
7、在动子运动时，当该动子的任一侧边界与相邻两耦合绕组的间隔的中心位置对齐时，则将在该动子运动相反方向上的第一套耦合绕组变为非耦合绕组，运动方向上与耦合绕组相邻的第一套非耦合绕组变为耦合绕组；
8、同时，关断该动子对应导通的2n套绕组中与动子运动相反方向上的第一套绕组，并且，导通动子运动方向上与2n套绕组相邻的第一套绕组，关断的绕组与新导通的绕组相序定义相同。
9、所述矢量闭环控制的过程为：
10、每套绕组均设有电流传感器，用于检测绕组的电流信号，作为闭环控制中的反馈电流；
11、将静止坐标系下的反馈电流向旋转坐标系变换；
12、将旋转坐标系下的给定电流与反馈电流做差作为电流控制器的输入；
13、电流控制器的输出为旋转坐标系下的电压给定，经过坐标变换得到静止坐标系下的电压给定；
14、静止坐标系下的电压给定作为脉宽调制的调制波，脉宽调制输出的数字信号为逆变器驱动侧的输入，逆变器驱动绕组形成旋转磁场，并使动子运动。
15、所述矢量闭环控制分为两部分，一部分是推力环，另一部分是弱磁环，推力环的给定电流为期望的动子推力值，弱磁环的给定电流设置为0。
16、当每个动子耦合三相绕组时，推力环的电流反馈iq-fbk和弱磁环的电流反馈id-fbk分别为：
17、
18、式中，ia为相序为a相的反馈电流，ib为相序为b相的反馈电流，ic为相序为c相的反馈电流。
19、当设有至少两个动子时，相邻两个动子之间的间隔绕组数以及定子两端的绕组数，保证每个动子均能够对应导通2n套绕组。
20、所述位置检测装置为位置传感器，所述位置传感器为光栅尺、磁栅尺、电感式传感器、线性霍尔传感器或异性磁阻传感器。
21、所述电流控制器为pi控制器、无差拍预测电流控制器或内模控制器。
22、所述逆变器包括由单管mosfet或单管igbt组成的单相全桥或单相半桥拓扑。
23、本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
24、本专利技术针对独立绕组永磁同步直线电机系统，制定了绕组开通、关断和切换策略，对于每个动子对应导通2n套绕组，并将2n套绕组均分为两部分分别进行矢量闭环控制，相较于传统独立绕组永磁同步直线电机系统的单相控制策略，实现了对于交变电流给定信号的无静差跟踪，提高了系统的控制性能，并能使得系统能够在最低能耗下运行。
25、本专利技术通过每个动子对应导通2n套绕组的方式实现了矢量闭环控制，将静止坐标系下的电流反馈变换到旋转坐标系当中，从而将交变电流给定转换为了直流电流给定，由于电流控制器对于直流电流给定的跟踪具有无穷大开环增益，因此可实现系统对于交变电流给定的零误差跟踪。
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1.一种独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，所述电机包括定子和至少一个动子，所述定子包括若干绕组，每个动子耦合n套绕组，n为正整数且n≥3；其特征在于：
2.根据权利要求1所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：所述矢量闭环控制的过程为：
4.根据权利要求3所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：所述矢量闭环控制分为两部分，一部分是推力环，另一部分是弱磁环，推力环的给定电流为期望的动子推力值，弱磁环的给定电流设置为0。
5.根据权利要求4所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：当每个动子耦合三相绕组时，推力环的电流反馈Iq-Fbk和弱磁环的电流反馈Id-Fbk分别为：
6.根据权利要求1所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：
7.根据权利要求3所述的动子位置检测装置，其特征在于：所述位置检测装置为位置传感器，所述位置传感器为光栅尺、磁栅尺、电感式传感器、线性霍尔传感
8.根据权利要求7所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：所述电流控制器为PI控制器、无差拍预测电流控制器或内模控制器。
9.根据权利要求8所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：所述逆变器包括由单管MOSFET或单管IGBT组成的单相全桥或单相半桥拓扑。
...【技术特征摘要】
1.一种独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，所述电机包括定子和至少一个动子，所述定子包括若干绕组，每个动子耦合n套绕组，n为正整数且n≥3；其特征在于：
2.根据权利要求1所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：所述矢量闭环控制的过程为：
4.根据权利要求3所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：所述矢量闭环控制分为两部分，一部分是推力环，另一部分是弱磁环，推力环的给定电流为期望的动子推力值，弱磁环的给定电流设置为0。
5.根据权利要求4所述独立绕组永磁同步直线电机的矢量控制方法，其特征在于：当每个...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐济安，张毅伟，黄旭珍，
申请(专利权)人：南京迅传智能工业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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