1.一种双边磁通切换型磁悬浮永磁直线同步电动机,包括长次级支撑体(7)和支撑壳体(8),其特征在于:还包括上初级模块(2-1)和下初级模块(2-2);上初级模块(2-1)和下初级模块(2-2)均对称设有左右两个,左右两个上初级模块(2-1)连接在支撑壳体(8)的内上部,左右两个下初级模块(2-2)设置在支撑壳体(8)的内下部,两个上初级模块(2-1)与两个下初级模块(2-2)上下对称;
所述上初级模块(2-1)和下初级模块(2-2)的组成结构完全一致,且同时同向运动;上初级模块(2-1)和下初级模块(2-2)均包括m个或者2m个初级模块(2-3),m为电动机的相数;
长次级支撑体(7)的左右两端设置有双边长次级,所述双边长次级包括上组双边长次级(1-1)和下组双边长次级(1-2),上、下两组双边长次级均包括左右两个长次级;上组双边长次级(1-1)的位置对应上初级模块(2-1),下组双边长次级(1-2)的位置对应下初级模块(2-2),上组双边长次级(1-1)与上初级模块(2-1)之间、下组双边长次级(1-2)与下初级模块(2-2)之间均设有气隙(6);
初级模块(2-3)包括两个u型导磁材料(2-4)和设置在两个u型导磁材料(2-4)之间的永磁体(4),不同初级模块(2-3)的永磁体(4)交替平行充磁;初级模块(2-3)还包括电枢绕组(3),设置在初级模块(2-3)的u型槽中,且套住永磁体(4);
相邻初级模块(2-3)之间填充非导磁材料(5);同一相的两个初级模块(2-3)的距离为λ1=(n±1/2)τ;相邻相的两个初级模块(2-3)的距离为λ2=(j±1/m)τ,其中j、n为整数,τ为双边长次级的极距;双边长次级固定不动,由导磁铁心组成;上组双边长次级(1-1)与下组双边长次级(1-2)在位置上错开τ/k的距离,其中k为整数。
2.一种权利要求1所述双边磁通切换型磁悬浮永磁直线同步电动机的控制方法,其特征在于:该方法包括电机速度控制方法和悬浮控制方法两部分;
电机速度控制方法中,稳定运行时,由上初级模块(2-1)提供电磁推力,具体如下:
步骤1.1:通过位置速度传感器测量上初级模块(2-1)的速度和位置的变化;
步骤1.2:采用电动机的电流励磁分量id=0的控制策略,通过控制电动机的电流转矩分量iq来实现对上初级模块(2-1)的电磁推力的增加或减少,实现稳定运行;
悬浮控制方法中,稳定悬浮控制时,由下初级模块(2-2)提供悬浮力,具体如下:
步骤2.1:通过重力加速度传感器,获得电动机动子重力的变化;
步骤2.2:采用电动机的电流转矩分量iq=0的控制策略,通过控制电动机的电流励磁分量id来实现对下初级模块(2-2)磁场的増磁或去磁,使悬浮力和初级重力平衡,保持电动机的气隙高度不变,实现稳定悬浮。
3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于:所述步骤1.1中根据位置速度传感器测量上初级模块(2-1)的速度v和位置θ的变化;测量实际的两相电流ia和ib,并且计算第三相电流ic。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于:所述步骤1.2的执行步骤如下:
步骤1.2.1:根据输出的三相电流ia、ib、ic和位置θ,通过clark坐标变换得到两相静止坐标系下的电流iα和iβ,然后通过park坐标变换得到电动机在两相同步旋转坐标系下的电流id和iq;
步骤1.2.2:给定速度v*与实际速度v形成速度偏差,通过速度控制器得到q轴给定电流
步骤1.2.3:根据在两相同步旋转坐标系下的电压ud、uq以及位置θ,通过park坐标反变换得到在两相静止坐标系下的电压值uα和uβ;
步骤1.2.4:根据在两相静止坐标系下的电压值uα和uβ,利用电压空间矢量pwm控制技术,得到用于控制三相逆变器的pwm控制信号,进而将从三相逆变器得到的输出电压作用于双边磁通切换型磁悬浮永磁直线同步电动机,实现对电动机速度的跟踪控制。
5.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于:所述步骤2.1中根据重力加速度传感器测量实际下初级模块(2-2)的重力g的变化;测量实际的两相电流ia和ib,并且计算第三相电流ic。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于:所述步骤2.2的执行步骤如下:
步骤2.2.1:确定下初级模块(2-2)的位置θ*:下初级模块(2-2)的位置θ*为位置速度传感器测得的位置θ与错齿角度之和;
步骤2.2.2:根据输出的三相电流ia、ib、ic和位置θ*,通过clark坐标变换得到两相静止坐标系下的电流iα和iβ,然后通过park坐标变换得到电动机在两相同步旋转坐标系下的电流id和iq;
步骤2.2.3:根据实验测出下初级模块(2-2)的重力g与电流的关系,得出d轴给定电流
步骤2.2.4:根据在两相同步旋转坐标系下的电压ud、uq以及位置θ*,通过park坐标反变换得到在两相静止坐标系下的电压值uα和uβ;
步骤2.2.5:根据在两相静止坐标系下的电压值uα和uβ,利用电压空间矢量pwm控制技术,得到用于控制三相逆变器的pwm控制信号,进而将从逆变器得到的输出电压作用于双边磁通切换型磁悬浮永磁直线同步电动机,实现对电动机磁悬浮的跟踪控制。