現代直線電機關鍵控制技術及其應用研究

周旋

摘 要：直線電機是電能直接轉化為運動機械能的重要媒介，不僅有助于降低系統損耗，而且能省略中間傳動機構，因此在現代社會生產中發揮著重要作用。針對直線電機基本結構與工作原理，深入闡述現代直線電機關鍵控制技術內容，并結合具體的技術資料，對其應用方法進行分析，以進一步加深相關人員對直線電機關鍵控制技術的認識，為加快直線電機發展奠定基礎。

關鍵詞：直線電機；關鍵控制技術；應用

中圖分類號：TM359.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0072-01

由于社會對生產力發展提出了更高的要求，因此技術人員需要進一步強化直線電機運行效率，積極開展有關現代直線電機關鍵控制技術的研究，為更好推動直線電機技術發展奠定基礎。

1 直線電機基本結構與工作原理

通常情況下，我們可以將直線電機看作是由旋轉電機沿著徑向剖開并展平而成的，與傳統的旋轉電機相比，直線電機的次級相對于初級做直線運動，因此其運行效率也優于旋轉電機。在實際應用過程中，直線電機經常會采用動初級結構與動次級結構，因此為了更好的區分直線電機不同的結構狀態，可以將直線電機的靜止部分定義為定子，運動部分定義為動子。

直線電機的工作原理與旋轉電機相同，也是在氣隙磁場的作用下而形成的，只是直線電機中主要為行波磁場，輸入電能主要通過波磁場完成電能的轉變，并在電能轉變的同時促使電機的初級、次級產生運動[1]。

2 現代直線電機控制策略與應用分析

2.1 現代直線電機控制策略研究

由于直線電機的基本原理與旋轉電機相同，因此在研究現代直線電機控制策略中，也可以從以下幾方面進行研究。

2.1.1 控制策略

控制策略的關鍵，就是對恒壓頻比的控制，相比之下，這種控制方法更加簡單，并且容易實現。在操作過程中，整個控制方法對調速性能的要求不高，并且對于一些負載變化不明顯的控制系統（如水泵等），采用這種控制方法就能有效解決系統平滑調速困難的問題。與額定頻率下的調速相比，控制方法保持壓頻穩定的效果更佳持久，并且在額定頻率不變的基礎上，電壓的輸出值不會出現明顯變化，無限趨近于恒功率調速控制。

雖然控制技術在應用中具有諸多優點，但是需要注意的是，控制技術的精準性、動態控制效果不明顯，尤其在處理負載突變的問題時，在應用該技術后會出現明顯的速度變化問題，并且需要很長的時間調整期運行狀態；若直線電機處于低速運行狀態，在應用技術時就可能出現推力輸出不理想問題，需要進行電壓補償。

2.1.2 矢量控制

矢量控制又被稱為磁場定向控制，是德國學者由上世紀70年代所提出的一種控制理論。該理論推行的初衷，就是將交流電機模擬為直流電機，進而確保電機能獲得一種與直流電機一樣的高性能調速控制結果。這種控制方法主要原理，就是立足于坐標轉換，通過將電機定子電流轉變為兩個垂直分量，使其中一個分量與直流動機轉矩電流分量相等，而另一個澤宇直流電機勵磁分量相同。在這種情況下，操作人員就實現對兩個電流分量的控制。

2.2 直線電機關鍵技術應用分析

隨著現代信息技術不斷發展，直線電機控制系統的出現進一步強化了操作人員對直流電機的控制能力。本文以城市軌道試驗為研究對象，對直線電機控制系統做進一步研究。

2.2.1 系統構成

在本文研究中，直線電機控制系統的主要構成包括：試驗線軌道、直線電機、直流供電系統、中央控制室等幾部分。

2.2.2 直線電機變頻調速控制方法

本文所研究的直線電機主要采用控制方法，其主要系統控制內容包括：（1）主程序先初始化系統，在初始化結束后能完成FFT計算（循環），通過FFT計算，確定直線電機在運行過程中的頻率、電流幅值、電壓等。相應的，能夠在主程序中判斷車輛的過壓、過流狀態，若發現其標志位顯示為“1”，則進入軟件保護程序，列車停止運行。（2）主中斷服務程序會對整個系統運行進行控制。首先清零看門狗計數器，避免出現系統復位情況，在主中斷服務程序中，需要優先判斷上位機所提供的速度指令與運行狀態參數情況，能根據速度值變化，判斷直線電機加減速曲線，進而參照標準的曲線獲得目標電壓值，并依靠獲取的目標電壓值參數，判斷三相全橋開關的開通時間，生成PWM信號。（3）ACD中斷服務程序，并采取直線電機線電壓、運行速度等參數，在獲得參數數據后將其更新至數據庫中。同時，當ADC中斷服務程序結束后，將解決通信異常的問題，若發現累計實現沒有達到標定值后，則程序會進入到軟件保護子程序中，此時列車停止運行[2]。

2.2.3 測試與結果評價

為了判斷上述系統的應用性能，采用直線電機母線壓數據進行分析。按照直線電機變頻調速控制方法展開測試后，研究結果顯示，直線電機運行頻率數值資料可以發現，本組研究中，發送與接收的數據基本重合，這表明在整個數據傳統過程中，無數據傳輸問題，列車保持良好運行狀態，直線電機控制是可行的。

3 結語

本文重點闡述了現代直線電機控制關鍵技術，并對其應用進行分析。從研究結果來看，本文所介紹的控制系統能滿足直線電機控制中數據傳輸的要求，并且控制效果良好，列車運行穩定，證明該技術具有一定的應用價值。

參考文獻：

[1]萬山明，吳芳，黃聲華.基于高頻電壓信號注入的永磁同步電機轉子初始位置估計[J].中國電機工程學報，2014，28（33）：82-86.

[2]廖勇，沈朗，姚駿，等.改進的面貼式永磁同步電機轉子初始位置檢測[J].電機與控制學報，2015，13（2）：203-207.