现代直线电机关键控制技术及其应用研究

周旋

摘 要：直线电机是电能直接转化为运动机械能的重要媒介，不仅有助于降低系统损耗，而且能省略中间传动机构，因此在现代社会生产中发挥着重要作用。针对直线电机基本结构与工作原理，深入阐述现代直线电机关键控制技术内容，并结合具体的技术资料，对其应用方法进行分析，以进一步加深相关人员对直线电机关键控制技术的认识，为加快直线电机发展奠定基础。

关键词：直线电机；关键控制技术；应用

中图分类号：TM359.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0072-01

由于社会对生产力发展提出了更高的要求，因此技术人员需要进一步强化直线电机运行效率，积极开展有关现代直线电机关键控制技术的研究，为更好推动直线电机技术发展奠定基础。

1 直线电机基本结构与工作原理

通常情况下，我们可以将直线电机看作是由旋转电机沿着径向剖开并展平而成的，与传统的旋转电机相比，直线电机的次级相对于初级做直线运动，因此其运行效率也优于旋转电机。在实际应用过程中，直线电机经常会采用动初级结构与动次级结构，因此为了更好的区分直线电机不同的结构状态，可以将直线电机的静止部分定义为定子，运动部分定義为动子。

直线电机的工作原理与旋转电机相同，也是在气隙磁场的作用下而形成的，只是直线电机中主要为行波磁场，输入电能主要通过波磁场完成电能的转变，并在电能转变的同时促使电机的初级、次级产生运动[1]。

2 现代直线电机控制策略与应用分析

2.1 现代直线电机控制策略研究

由于直线电机的基本原理与旋转电机相同，因此在研究现代直线电机控制策略中，也可以从以下几方面进行研究。

2.1.1 控制策略

控制策略的关键，就是对恒压频比的控制，相比之下，这种控制方法更加简单，并且容易实现。在操作过程中，整个控制方法对调速性能的要求不高，并且对于一些负载变化不明显的控制系统（如水泵等），采用这种控制方法就能有效解决系统平滑调速困难的问题。与额定频率下的调速相比，控制方法保持压频稳定的效果更佳持久，并且在额定频率不变的基础上，电压的输出值不会出现明显变化，无限趋近于恒功率调速控制。

虽然控制技术在应用中具有诸多优点，但是需要注意的是，控制技术的精准性、动态控制效果不明显，尤其在处理负载突变的问题时，在应用该技术后会出现明显的速度变化问题，并且需要很长的时间调整期运行状态；若直线电机处于低速运行状态，在应用技术时就可能出现推力输出不理想问题，需要进行电压补偿。

2.1.2 矢量控制

矢量控制又被称为磁场定向控制，是德国学者由上世纪70年代所提出的一种控制理论。该理论推行的初衷，就是将交流电机模拟为直流电机，进而确保电机能获得一种与直流电机一样的高性能调速控制结果。这种控制方法主要原理，就是立足于坐标转换，通过将电机定子电流转变为两个垂直分量，使其中一个分量与直流动机转矩电流分量相等，而另一个泽宇直流电机励磁分量相同。在这种情况下，操作人员就实现对两个电流分量的控制。

2.2 直线电机关键技术应用分析

随着现代信息技术不断发展，直线电机控制系统的出现进一步强化了操作人员对直流电机的控制能力。本文以城市轨道试验为研究对象，对直线电机控制系统做进一步研究。

2.2.1 系统构成

在本文研究中，直线电机控制系统的主要构成包括：试验线轨道、直线电机、直流供电系统、中央控制室等几部分。

2.2.2 直线电机变频调速控制方法

本文所研究的直线电机主要采用控制方法，其主要系统控制内容包括：（1）主程序先初始化系统，在初始化结束后能完成FFT计算（循环），通过FFT计算，确定直线电机在运行过程中的频率、电流幅值、电压等。相应的，能够在主程序中判断车辆的过压、过流状态，若发现其标志位显示为“1”，则进入软件保护程序，列车停止运行。（2）主中断服务程序会对整个系统运行进行控制。首先清零看门狗计数器，避免出现系统复位情况，在主中断服务程序中，需要优先判断上位机所提供的速度指令与运行状态参数情况，能根据速度值变化，判断直线电机加减速曲线，进而参照标准的曲线获得目标电压值，并依靠获取的目标电压值参数，判断三相全桥开关的开通时间，生成PWM信号。（3）ACD中断服务程序，并采取直线电机线电压、运行速度等参数，在获得参数数据后将其更新至数据库中。同时，当ADC中断服务程序结束后，将解决通信异常的问题，若发现累计实现没有达到标定值后，则程序会进入到软件保护子程序中，此时列车停止运行[2]。

2.2.3 测试与结果评价

为了判断上述系统的应用性能，采用直线电机母线压数据进行分析。按照直线电机变频调速控制方法展开测试后，研究结果显示，直线电机运行频率数值资料可以发现，本组研究中，发送与接收的数据基本重合，这表明在整个数据传统过程中，无数据传输问题，列车保持良好运行状态，直线电机控制是可行的。

3 结语

本文重点阐述了现代直线电机控制关键技术，并对其应用进行分析。从研究结果来看，本文所介绍的控制系统能满足直线电机控制中数据传输的要求，并且控制效果良好，列车运行稳定，证明该技术具有一定的应用价值。

参考文献：

[1]万山明，吴芳，黄声华.基于高频电压信号注入的永磁同步电机转子初始位置估计[J].中国电机工程学报，2014，28（33）：82-86.

[2]廖勇，沈朗，姚骏，等.改进的面贴式永磁同步电机转子初始位置检测[J].电机与控制学报，2015，13（2）：203-207.