直线电机齿槽效应的消除方法及系统与流程

本发明涉及直线电机领域，特别涉及一种直线电机齿槽效应的消除方法及系统。

背景技术：

目前，带有铁芯的直线电机中，电机的定子中含有齿槽结构，齿用来引导磁力线，降低磁阻，槽用来镶嵌绕组，并与齿中的磁力线交链。齿与槽的不同导磁性使动子在不同位置有着数量不等的磁力线，在磁极对准定子齿的位置，铁磁相吸，以致阻碍了直线电机动子的转动，引起磁场储能变化，产生齿槽力，这就是直线电机的齿槽效应。

齿槽效应会增加直线电机的起动阻力，降低运行效率，同时还会引起震荡和噪声，使得电机运行不稳定，从而导致直线电机的应用场合受到限制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中齿槽效应会使直线电机运行过程中产生震荡和噪声，从而导致直线电机的应用场合受到限制的缺陷，提供一种简单易行的、能够有效消除齿槽效应的直线电机齿槽效应的消除方法及系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种直线电机齿槽效应的消除方法，其特点在于，包括以下步骤：

s1、实时采集进行正反方向往复运动的直线电机的三相电流；

s2、对所述三相电流进行坐标变换，分别得到正方向的励磁电流、反方向的励磁电流、正方向的电枢电流以及反方向的电枢电流；

s3、将正方向的励磁电流与反方向的励磁电流进行相加，得到一第一补偿值，将正方向的电枢电流与反方向的电枢电流进行相加，得到一第二补偿 值；

s4、将初始直轴电流参数与所述第一补偿值进行相减后的值作为控制所述直线电机的直轴电流参数，将初始交轴电流参数与所述第二补偿值进行相减后的值作为控制所述直线电机的交轴电流参数。

本方案中的直线电机进行往复运动，步骤s1中实时采集正反方向的三相电流，步骤s2中根据采集的三相电流可以根据坐标变换的公式实时计算得到正反方向的励磁电流和电枢电流。也就是说，利用本方案得到的第一补偿值和第二补偿值均为实时变化的值。其中，步骤s4中的初始直轴电流参数和初始交轴电流参数均为固定值，可以根据用户的具体需求来设置。

本方案通过第一补偿值对直轴电流参数进行实时补偿，以及通过第二补偿值对交轴电流参数进行实时补偿，能够有效消除直线电机在往复运动过程中由于齿槽效应引起的震荡和噪声，使得电机运行更加稳定，同时还降低了直线电机的起动阻力。

较佳地，步骤s3还包括：分别对所述第一补偿值和所述第二补偿值进行滤波；

步骤s4中将初始直轴电流参数与滤波后的所述第一补偿值进行相减，以及将初始交轴电流参数与滤波后的所述第二补偿值进行相减。

本方案中对第一补偿值和第二补偿值进行滤波的方法可以根据需要选择，例如可以选择限幅滤波法、中位值滤波法、一阶滞后滤波法或者消抖滤波法等。

较佳地，步骤s1中还包括：实时采集所述直线电机所处的位置。

较佳地，所述初始直轴电流参数为0。本方案中，初始直轴电流参数为0，也就是说采用id＝0的矢量控制方式来控制直线电机。

较佳地，步骤s2中的坐标变换包括clark(克拉克)变换和park(帕克)变换。

其中，clark变换是指将基于a、b、c三轴的定子静止坐标系的各物理量变换到α、β两轴的定子静止坐标系中，具体的电流坐标变换公式如下：

park变换是指基于α、β两轴的定子静止坐标系的各物理量变换到d、q两轴的旋转坐标系中，具体的电流坐标变换公式如下：

本发明还提供一种直线电机齿槽效应的消除系统，其特点在于，包括：

一采集模块，用于实时采集进行正反方向往复运动的直线电机的三相电流；

一坐标变换模块，用于对所述三相电流进行坐标变换，分别得到正方向的励磁电流、反方向的励磁电流、正方向的电枢电流以及反方向的电枢电流；

一运算模块，用于将正方向的励磁电流与反方向的励磁电流进行相加，得到一第一补偿值，以及将正方向的电枢电流与反方向的电枢电流进行相加，得到一第二补偿值；

以及一控制模块，用于将初始直轴电流参数与所述第一补偿值进行相减后的值作为控制所述直线电机的直轴电流参数，以及将初始交轴电流参数与所述第二补偿值进行相减后的值作为控制所述直线电机的交轴电流参数。

较佳地，所述消除系统还包括一滤波模块，用于分别对所述第一补偿值和所述第二补偿值进行滤波；所述控制模块还用于将初始直轴电流参数与滤波后的所述第一补偿值进行相减，以及将初始交轴电流参数与滤波后的所述第二补偿值进行相减。

较佳地，所述采集模块还用于实时采集所述直线电机所处的位置。

较佳地，所述初始直轴电流参数为0。

较佳地，所述坐标变换包括clark变换和park变换。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：与现有技术相比，本发明通过第一补偿值 对直轴电流参数进行实时补偿，以及通过第二补偿值对交轴电流参数进行实时补偿，能够有效消除直线电机在往复运动过程中由于齿槽效应引起的震荡和噪声，使得电机运行更加稳定，同时还降低了直线电机的起动阻力。

附图说明

图1为本发明实施例中直线电机齿槽效应的消除方法流程图。

图2为本发明实施例中消除齿槽效应前电枢电流与电机位置之间的关系图。

图3为图2的放大图。

图4为本发明实施例中第二补偿值与电机位置之间的关系图。

图5为本发明实施例中滤波后的第二补偿值与电机位置之间的关系图。

图6为本发明实施例中消除齿槽效应后电枢电流与电机位置之间的关系图。

图7为本发明实施例中直线电机齿槽效应的消除系统的结构框图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本实施例提供一种直线电机齿槽效应的消除方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101、实时采集进行正反方向往复运动的直线电机的三相电流以及所述直线电机所处的位置；

步骤102、对所述三相电流进行clark变换和park变换，分别得到正方向的励磁电流id1、反方向的励磁电流id2、正方向的电枢电流iq1以及反方向的电枢电流iq2；

步骤103、将id1与id2进行相加，得到第一补偿值，将iq1与iq2进行相加，得到第二补偿值；

步骤104、分别对所述第一补偿值和所述第二补偿值进行滤波；

步骤105、将初始直轴电流参数与滤波后的所述第一补偿值进行相减后的值作为控制所述直线电机的直轴电流参数，将初始交轴电流参数与滤波后的所述第二补偿值进行相减后的值作为控制所述直线电机的交轴电流参数。其中，初始直轴电流参数可以为0。

本实施例中，步骤101中采集的直线电机所处的位置与步骤102中得到的正反方向的电枢电流之间的关系如图2所示；步骤101中采集的直线电机所处的位置与步骤103中得到的第二补偿值之间的关系如图4所示；步骤101中采集的直线电机所处的位置与步骤104中得到的滤波后的第二补偿值之间的关系如图5所示。通过比较图3和图6可以发现，经过补偿后的电枢电流波形得到了明显地改善。

利用本实施例的消除方法能够有效消除直线电机在往复运动过程中由于齿槽效应引起的震荡和噪声，使得电机运行更加稳定，同时还降低了直线电机的起动阻力，应用场合广泛。

本实施例还提供一种直线电机齿槽效应的消除系统10，如图7所示，包括：采集模块11、坐标变换模块12、运算模块13、滤波模块14以及控制模块15。

以下对直线电机齿槽效应的消除系统中各个模块的功能进行一一说明。

采集模块11用于实时采集进行正反方向往复运动的直线电机的三相电流以及所述直线电机所处的位置。

坐标变换模块12用于对所述三相电流进行坐标变换，分别得到正方向的励磁电流、反方向的励磁电流、正方向的电枢电流以及反方向的电枢电流。

运算模块13用于将正方向的励磁电流与反方向的励磁电流进行相加，得到一第一补偿值，以及将正方向的电枢电流与反方向的电枢电流进行相加，得到一第二补偿值。

滤波模块14用于分别对所述第一补偿值和所述第二补偿值进行滤波。

控制模块15用于将初始直轴电流参数与滤波后的所述第一补偿值进行 相减后的值作为控制所述直线电机的直轴电流参数，以及将初始交轴电流参数与滤波后的所述第二补偿值进行相减后的值作为控制所述直线电机的交轴电流参数。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。