[发明专利]一种磁通反向永磁直线电机的垂向力控制方法

摘要

本发明公开了一种磁通反向永磁直线电机的垂向力控制方法。该方法包含垂向力最优算法和控制切换器，所述的垂向力最优算法是：通过建立辅助函数得最优d、q轴电流，在稳态运行时保持推力不变的情况下得到最小的铜耗和垂向力，从而提升电机工作效率和性能；所述的控制切换器是：动态阶段采用d轴电流为零的控制模式，稳态阶段采用垂向力最优控制模式，该方法响应快，易行。

主权项

1.一种磁通反向永磁直线电机的垂向力控制方法，其特征在于步骤包括：1)采用对麦克斯韦电磁力张量曲面积分的方法来得到直线电机Z方向上的电磁力即垂向力，再通过有限元仿真或压力传感器实测推得出磁通反向永磁直线电机的垂向力Ψ_d、Ψ_q分别为电机直,交轴磁链,为电机的漏磁系数,g为电机的气隙，之后执行步骤2）；2)确定由垂向力引起的摩擦力F_f＝BF_v，B为车轮滚动阻力系数，之后执行步骤3）；3)根据既定附加电磁推力和附加的铜耗以及垂向力引起的摩擦力F_f建立辅助函数式h(id,iq,λ)=Pcu+Ff+λ[Fem-3πτ(ψdiq-ψqid)],]]>T为电机次级极距，R_s为初级绕组的电阻，λ为拉格朗日乘子，d轴电流i_d、q轴电流i_q，之后执行步骤4）；4)将辅助函数分别对d轴电流i_d、q轴电流i_q和拉格朗日乘子λ求偏导数并令其为零，得出最优d轴电流id=-b4a-12b24a2-2c3a+σ-12b22a2-4c3a-σ--b3a3+4bca2-8da4b24a2-2c3a+σ,]]>最优q轴电流iq=Fem2τ3π(ψd-lqid)]]>其σ=23σ13aσ2+-4σ13+σ223+σ2+-4σ13+σ223323a,]]>σ₁＝c²-3bd+12ae，σ₂＝2c³-9bcd+27ad²+27eb²-72ace，a=27π3τ3(ld-lq)3(3Rs+3Bld2Λg)b=81π3τ3ψm(lq-ld)2(3Rs+7Bld-lqB4Λg)]]>c=243π3τ3ψm2(lq-ld)(Blq-3Bld4Λg-Rs),]]>d=81π3τ3ψm2(Rs+5Bld-3Blq4Λg),]]>e=27π2ψm3B4Λgτ2+9πτFem2(lq-ld)(Rs+Blq2Λg),]]>l_d为d轴电感,l_q为q轴电感，之后执行步骤5）；5)根据附加控制切换器i_d＝a(e)i₁+{1-a(e)}i₂进行控制模式的切换，a(e)是切换因子，设v_s-v=e速度检测，其v_s为给定速度，v为电机反馈速度，p为预设切换点值。当|e|>p，为启动、制停和调速动态阶段时，则a(e)=1，i₁=i_d=0，即用i_d=0的电流滞环矢量控制系统控制电机，不控制电机的垂向力;否则，为稳态运况时，a(e)=0，i₂=i_d，即用最优d轴电流控制电机，之后执行步骤6）；6)对电流滞环矢量控制系统注入所述最优d、q轴电流，通过垂向力控制器在保持推力不变下对磁通反向永磁直线电机的垂向力Fv=34Λg[ψdid+ψqiq]]]>进行改变，本方法结束。