矢量控制是通過解耦控制量與被控制量的關系，簡化交流電機的強耦合達到類似直流電機的控制效果。本文研究永磁同步直線電機的控制，從較簡化的模型開始，建立了永磁同步直線電機及其磁場定向矢量控制系統(tǒng)的模型。

【關鍵詞】永磁同步直線電機 矢量控制 模糊PID控制

直線電機是近年來飛速發(fā)展的一種新型電機。在一些需要做直線運動的場合，傳統(tǒng)的實現(xiàn)方式已不能滿足控制系統(tǒng)的要求。直線電機能直接獲得直線運動，省去中間的變換環(huán)節(jié)，給被控對象提供直線運動形式的推力，以獲得單向或雙向的有限可控位移。對于直線電動機而言，其中的永磁同步直線電機（Permanent Magnet Linear Synchronous Motor）利用高能永磁體，不但具有直線電機的優(yōu)點，而且還有體積小、高可靠性、高效率等優(yōu)點，在推力、速度、定位精度等方面也比其它直線電機有著更多的優(yōu)勢；再者，我國擁有非常豐富的稀土資源。因此，PMLSM越來越被業(yè)內人士所重視，將有很好的發(fā)展空間。

1 永磁同步直線電機的數(shù)學模型

2 矢量控制系統(tǒng)結構

矢量控制是交流電動機的一種理想調速方法。將其應用于永磁同步直線電動機的基本思想，就是利用電動機外部的控制系統(tǒng)，即通過外部條件對初級磁動勢相對勵磁磁動勢的空間角度和初級電流幅值的控制，從而將永磁同步直線電動機模擬為他勵直流電動機。永磁同步直線電動機在d-q坐標系下的數(shù)學模型實現(xiàn)了將電壓、電流、磁鏈等變量的解耦，矢量控制就是建立在此模型基礎上的。

PMLSM的矢量控制的目的是對電機初級電流的控制。由PMLSM數(shù)學模型中推力等式知，PMLSM的電磁推力大小基本上取決于初級直軸和交軸電流分量，在矢量控制方式下，采用了按動子磁鏈定向（id=0）的控制思想，使初級電流矢量位于q軸，無d軸分量，即初級電流全部用來產(chǎn)生轉矩。此種控制方式較為簡單。圖2為永磁同步直線電機的磁場定向矢量控制系統(tǒng)框圖。

該矢量控制系統(tǒng)為速度和電流雙閉環(huán)，速度環(huán)采用了模糊PID速度控制器，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI控制器。采用這種外環(huán)為智能控制器，內環(huán)為傳統(tǒng)控制器的多環(huán)控制結構主要是因為：一方面外環(huán)是決定系統(tǒng)性能的根本因素，而內環(huán)主要起改造對象特性以利于外環(huán)控制的作用，各種擾動給內環(huán)帶來的誤差可以由外環(huán)控制加以彌補或抑制；另一方面，外環(huán)采樣頻率比內環(huán)要低，這更有利于智能控制方法的實現(xiàn)。

3 結論

本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與特性，在提出假設的基礎上，通過坐標變換分別得出了在a-b-C、α-β及d-q坐標系下的數(shù)學模型。并針對永磁同步直線電機的特性，給出了id=0時的平衡方程及電機簡化模型。

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作者簡介

唐小利（1978-），男，浙江省杭州市人?，F(xiàn)為西子電梯科技有限公司工程師。研究方向為自動控制。

作者單位

西子電梯科技有限公司 浙江省杭州市 310000