现代直线电机关键控制技术研究

现代直线电机关键控制技术研究

潘威锋

潘威锋

（富泰华精密电子（济源）有限公司459000）

摘要：近年来随着我国在生产工业上的不断发展，其加工质量和生产定位的精确度也有了相应的提高，这就导致了直线电机在其生产产业应用中的地位，通过将电能转化成直线运动机械的原理，从而实现直线电机的“零传动”关键控制技术。同时大大的提高了生产产品的质量及工作效率，为了顺应新时期的市场竞争，现代直线电机控制技术已经在我国各大生产领域中广泛应用，并获得了业界的一致好评，本文也会对现代直线电机关键控制技术进行详细的探讨。

关键词：直线电机；控制技术；研究

进入新时期以来，我国在各生产业技术方面也投入了大量的精力和物力，采用先进的科学技术，利用直线电机对电能的直接转换，打破了传统的中间传动机构，同时也有效的降低了电力系统的损坏几率，为现代直线电机指引了发展方向，实现关键控制技术的信息化管理，进一步提升直线电机在各生产领域中的重要性。

一、现代直线电机结构和工作原理

现代直线电机是以旋转电机为基础，结合其构建因子组合而成，即旋转电机定子、旋转电机转子两种。前者对应于直线电机的初级，后者对应于直线电机的次级，通过两种旋转因子产生的旋转运动，导致直线电机形成两级融合式的直线运动。针对这种运动现象，通常把直线电机的运动部分称作动子，而静止部分称为定子，其工作原理完全与旋转电机相同，唯一不同之处是直线电机的磁场为行波磁场，而旋转电机的磁场为旋转磁场，两者的磁场不同，所产生的电磁推力也不一样，相较于旋转电机的应用范围，直线电机要略胜一筹，是目前各生产企业采用率最高的电能控制技术。在直线电机初、次级相对运动中，为了保证两者间的气隙范围要特别注意初级和次级的结构长度，因为初级制造的成本要高于次级制造成本，在加上通电距离的阶段特性，所以一般在直线电机构建中都采用短初级长次级结构。此外，直线电机的类型复杂，结构方式也较为多样化，可分为扁平型结构、圆筒型结构和弧形结构等，应用范围最广的就属扁平型结构电机，其结构方式又可分成单边型结构和双边型结构，可以有效的增强电机法向力，提升电机速度，同时也对电机的结构和安装带来一定的影响。

二、现代直线电机关键控制技术策略

由于直线电机与旋转电机的原理相同，因此在直线电机的关键控制技术中，最为常见的技术方式主要分为恒压频比控制、矢量控制及直接推力控制三种控制方法。

（一）恒压频比控制方法

恒压频比控制方法具有实行容易、适用性强的特点，可以应用在对调速性能及承载变化较低的控制系统中，如;鼓风机、水泵等小型控制设备。完全满足这些控制系统的平滑调速要求。这种恒压频比的控制方法主要是依据定量的调速频率，来保持电机中压频比的均衡度。虽然恒压频比控制方法操作极为简单，但是其控制力度和动态性能却是十分低下，尤其是在电机出现承载力超标时，电机的运转速度下降，其控制能力和输出能力也相对变差，经常需要大量的电压进行辅助，才可以保持电机的正常运转，但是在实际运用中，往往很难确定精准的电压量，导致经常出现电压补偿过高或缺失的现象发生，严重影响生产工业的正常运转，由此可见恒压频比控制方法比较适用于小型的电机控制系统，在其使用中一定要结合实际的控制设备而定。

（二）矢量控制方法

矢量控制方法也被称作是磁场定向控制，始发于20世纪70年代初期，是我国直线电机关键控制技术中最为常见的控制方法，因为其良好的控制功能，被广泛运用在感应电机和同步电机的调速控制系统中。在感应电机的矢量控制方法又分为直接矢量控制和间接矢量控制两种形式，其目的就是实现交流电机到直线电机的转化过程，提升交流电机的控制调速能力。矢量控制的原理是按照坐标的变换速度而定，将电机定子电流分成两个复合因子，使其形成相互垂直的分量，将其中一个分量模拟成电动机的转矩电流，另外一个模拟成励磁电流分量。通过这样的模拟操作可以提升矢量控制的力度，使两个电流分量达到合理的控制，也就是转矩和励磁的有效控制，从而达到矢量控制的显著效果。

（三）直接推力控制

直接推力控制是以旋转电机的直接转矩控制为基础，采用了科学的控制技术方案，在控制力度上要高于旋转电机的转矩控制，并在大范围内的直线电机中运用，得到了国内外研究者的一致好评。其控制原理可以从两各方面进行分析，首先在对电压矢量表进行查询时，利用直接推力来调节电动机定子磁链和转矩的均衡度，有效的提高了电压矢量表的准确性。同时被人们称作是圆形磁链转矩控制方法，也是目前使用率最高的直接转矩控制方法。其次是通过电压矢量表进行预设定子磁链幅值的数据交换，并结合零矢量来调节电动机的转矩，这种控制方法在不需要进行坐标转换的前提下，就可以直接对电机定子的磁链幅值和转矩速度进行周密的计算，是感应电机和同步电机调速系统中不可缺失的控制方法。

针对以上几种控制方法可以看出直线电机控制方法的重要性，但是在实际的电机控制中，由于直接转矩控制的滞环控制方式，经常导致转矩与磁链脉动的调速发生变化，因此还需要我国研究人员在未来的运用实践中，不断的探索和研究，创新出更为有效的电机控制技术。

结束语

进入新时期以来，我国直线电机的运用已经成为各生产领域中必不可少的电力控制工具，对其控制技术的要求也是越来越高，通过直线电机的结构与原理，来实现直线电机的控制效果，采用合理的控制方法，最大化发挥直线电机的优势，更好的运用到生产领域中，为我国生产工业的发展打下坚实的基础。

参考文献

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