[发明专利]一种垂直运行磁通切换永磁直线电机上下行无位置控制方法

权利要求书

1.一种垂直运行磁通切换永磁直线电机上下行无位置传感器控制方法，其特征步骤在于，所述方法包括以下步骤：

第一步：获取电流双闭环的输出u_d、u_q及母线电压u_dc，进行是否过调制判断，如果过调制，则按投影比例给出新的电压u_d、u_q；

第二步：获取绕组的三相电流i_a、i_b、i_c，并对三相电流进行Clark变化和Park变换，得到电流在αβ坐标系上的电流i_α、i_β与在dq坐标系上的电流i_d、i_q；

第三步：采用模型参考自适应算法得到垂直运行磁通切换永磁直线电机电角速度及角度；

第四步：根据得到的磁通切换永磁直线电机电角速度及角度，将电角速度变换为直线速度，实现垂直运行磁通切换永磁直线电机的无位置传感器速度闭环矢量控制；

所述的第三步基于模型参考自适应系统算法的可调模型为电压模型，具体如下：

所述的参考模型d-q轴坐标系下的基于电流的电机数学模型为：

式中：u_d、u_q为电机的d、q轴电压分量，R_s为电机绕组电阻，ω_e为电角速度，L_s为电机的电感，i_d、i_q为电机的d、q轴电流分量，ψ_f为电机永磁体过动子绕组的磁链；

所述的可调模型d-q轴坐标系下的基于电流的电机数学模型为：

式中：ω_eest为估算电角速度，i_dest、i_qest为电机的d、q轴估算电流分量；

第三步中所述的基于模型参考自适应系统算法具体包括如下步骤：

步骤301：将步骤一所得的电机dq轴电压带入(2)式中，得到dq轴估计电流i_dest、i_qest；

步骤302：根据步骤301及步骤二所得的电流，计算误差e_ωe：

步骤303：将步骤302计算的误差e_ωe经过一个PI运算，得到估算电角速度ω_eest，而将估算电角速度ω_eest积分得到永磁磁链位置，将估算电角速度ω_eest线性变换得到动子直线速度；

第四步中所述矢量控制的d轴电流给定i_dref根据直线速度给定v_ref的正负进行切换，当直线速度给定v_ref＞0时，i_dref＝0A；当直线速度给定v_ref＜0时，i_dref为正值；i_dref的最小值i_dmin，保证电压与电流的信噪比可靠，能够辨识出电机的速度与位置；i_dref的最大值i_dmax，保证小于电机的额定电流，保证电机能够长时间稳定安全运行，其中i_q为电机的q轴电流；因此，0≤i_dmin≤i_dref≤i_dmax，在电机下行轻载发电状态下，由于i_dref为正值，增大了磁链和反电势，提高了电压和电流的信噪比，保证了步骤三中的模型参考自适应算法能够估算出电机的速度和位置，实现闭环控制。