一种新型永磁直线电机动态性能及控制方法的研究

摘要

永磁直线电机结构上的齿槽效应、边端效应、永磁体离散分布等特点，导致其输出推力的波动，严重影响其伺服性能。研究开发具有优良驱动性能的直线电机，对促进国内现代装备制造业的发展具有深远意义。 论文通过对PMLSM结构的研究，建立了永磁直线电机简化分层等效模型，从基础电磁理论出发，推导出了电机场域的磁场分布以及电磁力的表达式。采用有限元的方法，建立了永磁直线电机的参数化模型，计算了场域的磁密分布，分别讨论了电机部分重要结构参数对电机水平推力的影响，同时分析了电机在一个电度角周期内输出推力的波动。结合电机的结构特点和推力波动特点，分析了结构参数对推力波动的影响，基于分析结果，依据两次移位移相的思想，建立了一种新型的圆筒型永磁直线同步电机，并通过有限元仿真验证了该新型结构电机在削弱推力波动方面所具有的优势。 最后初步探讨了永磁直线同步电机的控制数学模型，并在两相相对静止坐标下，建立永磁直线电机的直接推理控制数学模型,并以Matlab/simulink为平台，搭建了电机的直接推力控制系统，仿真验证了该控制算法的响应特点与可行性。