交流永磁同步直線電機介紹及其控制系統(tǒng)設計

　制造業(yè)中需要的線形驅動力，傳統(tǒng)的方法是用旋轉電機加滾珠絲杠的方式提供。實踐證明，在許多高精密、高速度場合，這種驅動已經顯露出不足。在這種情況下直線電機應運而生。直線電機直接產生直線運動，沒有中間轉換環(huán)節(jié)，動力是在氣隙磁場中直接產生的，可獲得比傳統(tǒng)驅動機構高幾倍的定位精度和快速響應速度。

本文是在我系研制的交流永磁同步直線電機基礎上進行基于矢量變換控制的驅動系統(tǒng)設計應用。

2. 交流永磁同步直線電機工作原理

　　直線電機的工作原理上相當于沿徑向展開后的旋轉電機。交流永磁同步直線電機通入三相交流電流后，會在氣隙中產生磁場，若不考慮端部效應，磁場在直線方向呈正弦分布。行波磁場與次級相互作用產生電磁推力，使初級和次級產生相對運動。圖1所示為開發(fā)設計的交流永磁同步直線電機。

3. 永磁同步直線電機矢量控制原理

　　由于矢量控制動態(tài)響應快，相比較標量控制，在很快的時間內就能達到穩(wěn)態(tài)運行。經過30多年工業(yè)實踐的考驗、改進與提高，目前已經達到成熟階段[3]，成為交流伺服電機控制的首選方法。因此，直線電機采用了交流矢量控制驅動的方法。

　　直線電機初級的三相電壓（U、V、W相）構成了三相初級坐標系（a，b，c軸系），其中的三相繞組相角相差120?，即在水平方向上互差1/3極距。參照旋轉電機矢量變換理論，設定兩相初級坐標系（α-β軸系），由三相初級坐標系到直角坐標系轉換稱為Clark變換，見式（1）。

　　從靜止坐標系到旋轉坐標系的變換稱為Park變換，見式（2）。反之稱Park逆變換。