[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

说明书

本发明公开了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，属于电机控制技术领域。本发明基于磁通切换永磁直线电机的离散数学模型，根据磁通切换永磁直线电机绕组电流和电压信号，利用模型参考自适应法估算出动子的速度和磁极位置角，将速度和角度的信息带入矢量控制系统求出开关信号，驱动逆变器和电机。本发明具有低成本、控制算法简单，可以实现磁通切换永磁直线电机上下行无位置传感器控制。

技术领域

本发明公开了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，属于电机控制技术领域。

背景技术

近些年直线电机驱动的无绳电梯具有无需中间转换环节、提升高度没有限制、无需机房、同一个井道内可同时运行多个轿厢等优点，因此直线电机在工业领域尤其是电梯领域得到越来越广泛的应用。传统的有位置算法由于传感器的存在增加了控制系统的成本，并降低了系统的可靠性,而且电梯井道较长，沿井道设置位置传感器成本很高,通常采用无位置算法控制。

目前，很多国内外学者对于电机无位置控制做出深入研究，提出了一些方法。其中，比较有代表性的方法有基于电机反电势的估算方法，基于扩展卡尔曼滤波器的方法，全阶状态观测器，高频信号注入法、自适应法等。其中模型参考自适应(MRAS)法具有结构简单，计算量小等优点，是常用的无位置控制算法之一。且模型参考自适应算法有两种算法，一种是基于磁链模型的，一种是基于电压模型的。隐极式永磁电机常用i_d＝0控制，用最小的电流幅值实现最大的输出转矩或推力。而磁通切换永磁直线电机上行时是重载电动状态，下行时在自重作用下呈轻载发电/制动状态。尤其电机下行时轻载发电，电流很小，采用i_d＝0控制，电压电流信号信噪比低，不能够估算出电机位置角，从而造成控制失败。针对以上问题，需要对控制算法进行改进，使得电机位置角的检测更加精确。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供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，该技术

目的是针对上述背景技术的不足，提供了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，尤其电机下行时，采用增磁控制即i_d＞0控制，增大了电压和电流信号幅值，提高了信噪比，从而提高了动子直线速度及位置的估算精度。

本发明为实现上述发明目的采用技术方案，包括如下步骤：

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；

基于模型参考自适应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