[发明专利]直线电机自动门控制装置和控制方法

说明书

本发明公开一种直线电机自动门控制装置和控制方法，控制装置包括直线电机和驱动控制器，直线电机包括动子和定子，定子由两段相同电磁参数的绕组构成，两段绕组之间存在间隔，所述间隔满足使两段绕组的正弦反电势相位一致；动子的长度为一段绕组的长度与两段绕组之间的间隔之和，使得动子在全行程运动过程中，与一段或者两段绕组的耦合面积保持不变，驱动控制器包括第一驱动控制器和第二驱动控制器，分别通过控制第一绕组和第二绕组的通断电来驱动动子移动。本发明避免了反电势跌落带来的推力损失，且不会同时与三个定子铁芯端部耦合，从而降低定位力带来的推力波动，且运行更加平稳，消除了两绕组直接切换带来的噪音问题。

技术领域

本发明涉及自动门控制技术领域，特别涉及一种直线电机自动门控制装置和控制方法。

背景技术

传统的自动门多采用“旋转电机+齿轮/涡轮减速机+同步带”的驱动方式，存在着传动效率低、噪音大、运行不够平稳以及安装成本高等缺陷。随着直线电机技术在工业领域的应用普及，其响应速度快、结构简单、低噪音、无机械磨损的突出优点，使得直线电机直接驱动的“磁悬浮”门体得到了自动门领域内的高度关注，并已有多种形式的产品在市场上进行了推广和使用。在自动门直线电机的拓扑上，基本采用定线圈动磁轨，即移动的门体挂在永磁体构成的次级轨道上，由于门的行程普遍较长，所以初级多考虑采用两段线圈分段控制的形式以降低铜损耗所带来的发热问题。在分段控制方法上，现有技术普遍采用基于开关霍尔或者线性霍尔的定子切换控制方式，如中国专利“基于线性霍尔传感器的直线电机自动门矢量控制的方法”(公开号为CN 107465373A)所述，随着动子的左右运动，对其所耦合的定子段供电，相应的另一段不供电的切换供电形式。这种形式逻辑简单，比较容易实现。但带来的问题是，由于切换过程存在不连续，动子所耦合的定子面积会发生突变，带来反电势的跌落和不平衡，必然会导致在切换过程中出现推力波动，动子的运动过程会耦合多个定子铁芯的端部，定位力叠加，进一步影响速度的平稳性，甚至出现“咔咔”的响声，这在一些需要高静音、高平稳性的应用场合是难以接受的。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是针对直线电机自动门在定子切换过程中的推力平稳控制需求，提出一种直线电机自动门控制装置和控制方法。

本发明一方面提供一种直线电机自动门控制装置，包括直线电机和驱动控制器，所述直线电机包括动子和定子，所述定子由两段相同电磁参数的绕组构成，分别是第一绕组和第二绕组，两段绕组之间存在间隔，所述间隔满足使两段绕组的正弦反电势相位一致；所述动子的长度为一段绕组的长度与两段绕组之间的间隔之和，使得所述动子在全行程运动过程中，与一段或者两段绕组的耦合面积保持不变，且不会同时与三个定子的铁芯端部耦合；所述驱动控制器包括第一驱动控制器和第二驱动控制器，分别通过控制第一绕组和第二绕组的通断电来驱动所述动子移动。

进一步，所述第一驱动控制器和所述第二驱动控制器均包括控制模块、功率放大模块和位置检测模块，其中控制模块用于接收开关门指令，采集电压、电流和位置信号，产生两路电机PWM控制信号；所述功率放大模块用于将所述控制模块的PWM控制信号进行功率放大；所述位置检测模块用于检测所述动子所处的位置或角速度。

作为较佳的实施例，第一驱动控制器的控制模块和第二驱动控制器的控制模块之间通过通信接口进行数据交互。

作为较佳的实施例，第一驱动控制器和第二驱动控制器共用一个控制模块，通过内部变量进行数据共享和传递。

进一步，所述控制模块、所述功率放大模块和所述位置检测模块各自设置在独立的PCB上，或者集成在一块PCB上。

第二方面，本发明提供一种直线电机自动门控制方法，自动门上电后，两个驱动控制器分别进行自学习过程，通过位置检测模块获取动子与两段绕组耦合和移动的行程，包括开门过程和关门过程，