基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模及切换方法

1.本发明属于直线电机电流建模及切换控制领域，具体涉及了 一种基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模及切换方法。


背景技术：

2.长定子直线电机分段供电因其功率因数较高且所需逆变器 容量要求较小的优点，在急加速和大推力等场合得到了广泛应用。考虑 到电流较大且切换时间短，选择反并联的两个晶闸管作为分段供电的切 换开关。晶闸管属于半控型器件，具有电流过零点关断的非线性特征， 但是，若分段供电切换时控制不当就会产生冲击电流，使得变流器容量 利用不充分。
3.目前，根据定子的不同接线方式分段供电主要分为串联供电 和并联供电。对于串联结构，分段供电在切换时气隙磁场和电磁参数保 持不变，控制电路简单且定子并联不会产生较大冲击电流，缺点是需要 匹配成倍电压容量的变流器。一些文献将三段定子串联起来，提出一种 根据动子位置信息和电流过零点两个条件进行切换的方法[1]，将切换过 程分为正常模态、并联模态和错位模态并分别使用不同的电机参数进行 控制，这种方法使得定子并联只发生在串联定子的其中一个，对直线电 机影响较小，但在需要匹配3倍电压容量的逆变器且需要额外的供电母 线。并联供电可以提高变流器电压利用率，但分段供电切换时电机参数 发生变化且定子并联会使直线电机电流冲击较大。另一文献公开了一种 基于虚拟动子的分段供电的直线感应电机建模方法[2]，动子在不同定子 上切换时根据定子与动子耦合程度用不同的电机参数去控制，解决了切 换时的推力波动问题，但此方法关注的是切换时电机参数的变化而不是 定子绕组的切换。
[0004]
以下文献是与本发明相关的技术背景资料：
[0005]
[1]张明元、马伟明、徐兴华等，一种考虑电流过零的直线 电机分段供电策略[j]，中国电机工程学报，2019。
[0006]
[2]徐飞、孔甘霖、张明远等，基于虚拟动子的分段供电直 线感应电机建模方法、直线电机，2020-10-13，cn112380670a。


技术实现要素：

[0007]
为了解决现有技术中的上述问题，即现有直线电机的并联分 段供电需要外接电缆，并且冲击电流较高的问题，本发明提供了一种基 于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模方法，所述直线电机包括定子n 的an、bn、cn相，n为直线电机的定子数，其特征在于，所述建模方法包 括：
[0008]
步骤s10，基于直线电机启动后的动子与定子相对位置，获 取直线电机的耦合状态；所述耦合状态包括无耦合状态、第一并联耦合 状态、分开耦合状态和第二并联耦合状态；
[0009]
步骤s20，当直线电机启动后无动子覆盖时，直线电机为无 耦合状态，并构建无耦
合状态数学模型；
[0010]
当直线电机的动子相对位置的下一定子三相中的两相接通 时，直线电机为第一并联耦合状态，并构建第一并联耦合状态数学模型；
[0011]
当直线电机的动子相对位置的前一定子三相中的一相过零 关断时，直线电机为分开耦合状态，并构建分开耦合状态数学模型；
[0012]
当直线电机的动子相对位置的下一定子三相中的剩余一相 接通时，直线电机为第二并联耦合状态，并构建第二并联耦合状态数学 模型。
[0013]
在一些优选的实施例中，所述无耦合状态数学模型，其表示 为：
[0014]
其中，ia、ib、ic分别为直线电机的三相电流，u为直线电机 输入电压的幅值，ω为直线电机定子输入电压的角频率，l
ms
为直线电机 定子电感，t为时间变量。
[0015]
在一些优选的实施例中，所述第一并联耦合状态数学模型， 其表示为：
[0016]
其中，t1为直线电机进入第一并联耦合状态的时刻， τ＝l
ms
/rs为时间常数，rs为直线电机定子电阻。
[0017]
在一些优选的实施例中，所述分开耦合状态数学模型，其表 示为：
[0018]
在一些优选的实施例中，所述第二并联耦合状态数学模型， 其表示为：
[0019]
其中，t2为直线电机进入第二并联耦合状态的时刻。
[0020]
在一些优选的实施例中，所述直线电机进入第二并联耦合状 态的时刻t2，其表示为：t2＝π/(2ω) t1[0021]
本发明的另一方面，提出了一种基于晶闸管的直线电机分段 供电低冲击切换方法，所述切换方法包括：
[0022]
步骤t10，在所述直线电机的动子覆盖定子比例为零时，直 线电机为无耦合状态，获取直线电机并联分段供电的切换角；
[0023]
步骤t20，判断所述切换角的值，并执行：
[0024]
若切换角为0，则通过第一切换方法进行直线电机无耦合
‑ꢀ
第一并联耦合-分开耦合-第二并联耦合-无耦合的状态切换；若切换角为 π/3，则通过第二切换方法进行直线电机无耦合-第一并联耦合-分开耦合
‑ꢀ
第二并联耦合-无耦合的状态切换；若切换角为2π/3，则通过第三切换方 法进行直线电机无耦合-第一并联耦合-分开耦合-第二并联耦合-无耦合的 状态切换。
[0025]
在一些优选的实施例中，所述第一切换方法为：
[0026]
导通动子相对位置的下一定子的b、c两相，直线电机进入 第一并联耦合状态并维持导通π/6；
[0027]
动子相对位置的前一定子的b相过零关断，直线电机进入分 开耦合状态并维持导通π/3；
[0028]
导通动子相对位置的下一定子的a相，直线电机进入第二并 联耦合状态并维持导通π/3；
[0029]
动子相对位置的前一定子的a、c两相过零关断，直线电机 进入无耦合状态，完成直线电机状态切换。
[0030]
在一些优选的实施例中，所述第二切换方法为：
[0031]
导通动子相对位置的下一定子的a、b两相，直线电机进入 第一并联耦合状态并维持导通π/6；
[0032]
动子相对位置的前一定子的a相过零关断，直线电机进入分 开耦合状态并维持导通π/3；
[0033]
导通动子相对位置的下一定子的c相，直线电机进入第二并 联耦合状态并维持导通π/3；
[0034]
动子相对位置的前一定子的a、b两相过零关断，直线电机 进入无耦合状态，完成
直线电机状态切换。
[0035]
在一些优选的实施例中，所述第三切换方法为：
[0036]
导通动子相对位置的下一定子的a、c两相，直线电机进入 第一并联耦合状态并维持导通π/6；
[0037]
动子相对位置的前一定子的c相过零关断，直线电机进入分 开耦合状态并维持导通π/3；
[0038]
导通动子相对位置的下一定子的b相，直线电机进入第二并 联耦合状态并维持导通π/3；
[0039]
动子相对位置的前一定子的a、b两相过零关断，直线电机 进入无耦合状态，完成直线电机状态切换。
[0040]
本发明的有益效果：
[0041]
本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模及切换 方法，实现了直线电机并联供电结构下不需要外接电缆的分段供电切换， 降低传统切换方式由于定子并联和零状态响应带来的冲击电流，通过 matlab/simulink仿真平台验证，本发明的切换方法相比于传统切换方式减 少了50％电流冲击。
附图说明
[0042]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详 细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0043]
图1是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的直线电机分段供电结构图；
[0044]
图2是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的起始无耦合状态示意图；
[0045]
图3是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的第一并联耦合状态示意图；
[0046]
图4是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的分开耦合状态示意图；
[0047]
图5是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的第二并联耦合状态示意图；
[0048]
图6是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的回到无耦合状态示意图；
[0049]
图7是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的第一并联耦合状态的稳态下不同切换角对变流器电流 波动的影响；
[0050]
图8是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的第一并联耦合状态的结合定子绕组零状态响应时不同 切换角对系统的影响；
[0051]
图9是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的分开耦合状态下不同切换角对变流器电流波动的影响；
[0052]
图10是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的未使用本发明优化切换方法的最大电流波动的定子1 电流示意图；
[0053]
图11是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的未使用本发明优化切换方法的最大电流波动的定子3 电流示意图；
[0054]
图12是图11是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲 击建模方法一种实施例的未使用本发明优化切换方法的最大电流波动的 电流器电流示意图；
[0055]
图13是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的未使用本发明优化切换方法的最小电流波动的定子1 电流示意图；
[0056]
图14是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的未使用本发明优化切换方法的最小电流波动的定子3 电流示意图；
[0057]
图15是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的未使用本发明优化切换方法的最小电流波动的电流器 电流示意图；
[0058]
图16是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的低冲击电流切换方法示意图；
[0059]
图17是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的低冲击电流切换的定子1切换电流示意图；
[0060]
图18是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的低冲击电流切换的定子3切换电流示意图；
[0061]
图19是本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法一种实施例的低冲击电流切换的电流器切换电流示意图。
具体实施方式
[0062]
下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以 理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发 明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有 关发明相关的部分。
[0063]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实 施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明 本技术。
[0064]
本发明提供一种基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建 模及切换方法，本方法通过动子位置信息和电压相位角对并联供电结构 下且不需要外接电缆的分段供电进行切换，降低切换过程中由于定子并 联和零状态响应带来的冲击电流。
[0065]
本发明的一种基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模 方法，所述直线电机包括定子n的an、bn、cn相，n为直线电机的定子 数，其特征在于，所述建模方法包括：
[0066]
步骤s10，基于直线电机启动后的动子与定子相对位置，获 取直线电机的耦合状态；所述耦合状态包括无耦合状态、第一并联耦合 状态、分开耦合状态和第二并联耦合状态；
[0067]
步骤s20，当直线电机启动后无动子覆盖时，直线电机为无 耦合状态，并构建无耦合状态数学模型；
[0068]
当直线电机的动子相对位置的下一定子三相中的两相接通 时，直线电机为第一并联耦合状态，并构建第一并联耦合状态数学模型；
[0069]
当直线电机的动子相对位置的前一定子三相中的一相过零 关断时，直线电机为分开耦合状态，并构建分开耦合状态数学模型；
[0070]
当直线电机的动子相对位置的下一定子三相中的剩余一相 接通时，直线电机为第二并联耦合状态，并构建第二并联耦合状态数学 模型。
[0071]
为了更清晰地对本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低 冲击建模及切换方法进行说明，下面结合附图对本发明实施例中各步骤 展开详述。
[0072]
本发明第一实施例的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲 击建模方法，各步骤详细描述如下：
[0073]
如图1所示，为本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲 击建模方法一种实施例的直线电机分段供电结构图，电源1为奇数分段定 子供电，例如定子1、定子3等。电源2向偶数个分段定子供电，例如定子 2、定子4等。根据动子位置信息，采用三相反并联晶闸管实现分段定子 的通断电，切换过程如下：
[0074]
(1)在起始位置，动子的末端与定子1的始端部对齐，定子 1(a
1-b
1-c1)和定子2(a
2-b
2-c2)的晶闸管开关同时接通，动子开始移 动；
[0075]
(2)当动子末端离开定子1末端时，关闭定子1的晶闸管开 关(a
1-b
1-c1)，打开定子3的晶闸管开关(a
3-b
3-c3)。
[0076]
(3)其余定子的切换方式以此类推。
[0077]
步骤s10，基于直线电机启动后的动子与定子相对位置，获 取直线电机的耦合状态；所述耦合状态包括无耦合状态、第一并联耦合 状态、分开耦合状态和第二并联耦合状态。
[0078]
如图2-图6所示，为本发明基于晶闸管的直线电机分段供电 低冲击建模方法一种实施例的各状态图，包括图2与图6的无耦合状态、 图3的第一并联耦合状态、图4的分开耦合状态和图5的第二并联耦合状态。
[0079]
步骤s20，当直线电机启动后无动子覆盖时，直线电机为无 耦合状态，并构建无耦合状态数学模型。
[0080]
图2和图6均为无耦合状态，图2发生在动子刚离开定子1时取 消该定子的晶闸管触发信号但电流并没有过零关断。该状态下的电流方 程可由无动子覆盖的电机方程推导获取。
[0081]
无动子覆盖的电机方程如式(1)和式(2)所示：无动子覆盖的电机方程如式(1)和式(2)所示：
[0082]
其中，ra、rb、rc分别为直线电机三相定子电阻，ua、ub、 uc分别为直线电机三相定子电压，ia、ib、ic分别为直线电机的三相电流， ψa、ψb、ψc分别为直线电机三相定子磁链，la、lb、lc分别为直线电机 三相定子电感，l
ab
为直线电机a相和b相定子互感，l
bc
为直线电机b相和 c相定子互感，l
ac
为直线电机a相和c相定子互感，p为微分因子。
[0083]
输入为三相正序电压、负载对称且忽略定子电阻和漏感无耦 合状态下电流，可构建无耦合状态数学模型，如式(3)所示：
[0084]
其中，ia、ib、ic分别为三相变流器电流，u为直线电机输入 电压的幅值，ω为直线电机定子输入电压的角频率，l
ms
为直线电机定子 电感，t为时间变量。
[0085]
当直线电机的动子相对位置的下一定子三相中的两相接通 时，直线电机为第一并联耦合状态，并构建第一并联耦合状态数学模型。
[0086]
图3为第一并联耦合状态，在第(1)小节中的无耦合状态下 接通下一定子中的两相(例如a3和b3两相)，系统就进入第一并联耦合 状态，第一并联耦合状态数学模型如式(4)所示：
[0087]
其中，t1为直线电机进入第一并联耦合状态的时刻， τ＝l
ms
/rs为时间常数，rs为直线电机定子电阻。
[0088]
由式(4)可知该状态变流器电流最小在区间π/6～π/2，此期 间的最大电流波动为1.3倍。
[0089]
当直线电机的动子相对位置的前一定子三相中的一相过零 关断时，直线电机为分开耦合状态，并构建分开耦合状态数学模型。
[0090]
图4为分开耦合状态，该状态为第(2)小节中的第一并联 耦合状态前一定子的一相(例如a1相)晶闸管电流过零点关断后的状态， 分开耦合状态数学模型如式(5)所示：
[0091]
由式(3)和式(5)可知该状态的电流幅值最大不超过无耦 合下的1.5倍。
[0092]
当直线电机的动子相对位置的下一定子三相中的剩余一相 接通时，直线电机为第二并联耦合状态，并构建第二并联耦合状态数学 模型。
[0093]
图5为第二并联耦合状态，该状态为第(3)小节的分开耦 合状态接通下一定子的剩余相(列如c3相)后的状态，第二并联耦合状 态数学模型如式(6)所示：
[0094]
其中，t2＝π/(2ω) t1为直线电机进入第二并联耦合状态的 时刻。
[0095]
结合式(2)、式(5)、和式(6)可知该状态发生在区间 5π/6～7π/6,且此状态电流最大波动不超过1.3倍。
[0096]
上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进 行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果， 不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠 倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
[0097]
本发明第二实施例的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲 击切换方法，所述切换方法包括：
[0098]
步骤t10，在所述直线电机的动子覆盖定子比例为零时，直 线电机为无耦合状态，获取直线电机并联分段供电的切换角；
[0099]
步骤t20，判断所述切换角的值，并执行：
[0100]
若切换角为0，则通过第一切换方法进行直线电机无耦合
‑ꢀ
第一并联耦合-分开耦合-第二并联耦合-无耦合的状态切换：
[0101]
导通动子相对位置的下一定子的b、c两相，直线电机进入 第一并联耦合状态并维持导通π/6；
[0102]
动子相对位置的前一定子的b相过零关断，直线电机进入 分开耦合状态并维持导通π/3；
[0103]
导通动子相对位置的下一定子的a相，直线电机进入第二 并联耦合状态并维持导通π/3；
[0104]
动子相对位置的前一定子的a、c两相过零关断，直线电机 进入无耦合状态，完成直线电机状态切换。
[0105]
若切换角为π/3，则通过第二切换方法进行直线电机无耦合
‑ꢀ
第一并联耦合-分开耦合-第二并联耦合-无耦合的状态切换：
[0106]
导通动子相对位置的下一定子的a、b两相，直线电机进入 第一并联耦合状态并维持导通π/6；
[0107]
动子相对位置的前一定子的a相过零关断，直线电机进入 分开耦合状态并维持导通π/3；
[0108]
导通动子相对位置的下一定子的c相，直线电机进入第二 并联耦合状态并维持导
通π/3；
[0109]
动子相对位置的前一定子的a、b两相过零关断，直线电机 进入无耦合状态，完成直线电机状态切换。
[0110]
若切换角为2π/3，则通过第三切换方法进行直线电机无耦合
ꢀ‑
第一并联耦合-分开耦合-第二并联耦合-无耦合的状态切换：
[0111]
导通动子相对位置的下一定子的a、c两相，直线电机进入 第一并联耦合状态并维持导通π/6；
[0112]
动子相对位置的前一定子的c相过零关断，直线电机进入 分开耦合状态并维持导通π/3；
[0113]
导通动子相对位置的下一定子的b相，直线电机进入第二 并联耦合状态并维持导通π/3；
[0114]
动子相对位置的前一定子的a、b两相过零关断，直线电机 进入无耦合状态，完成直线电机状态切换。
[0115]
如图7-图8所示，为本发明基于晶闸管的直线电机分段供电 低冲击建模方法一种实施例的第一并联耦合状态下不同切换角对变流器 电流波动的影响，图7为稳态下不同切换角对系统的影响，图8为结合 定子绕组零状态响应时不同切换角对系统的影响。
[0116]
考虑接通定子绕组零状态响应，第一并联耦合状态电流方程 如式(7)所示：
[0117]
联立式(4)和式(7)，可以获得式(8)：可以获得式(8)：
[0118]
其中，t1为直线电机进入第一并联耦合状态的时刻， τ＝l
ms
/rs为时间常数。
[0119]
由式(8)可知在π/3时刻进入该状态则可避免定子绕组的零 状态响应，系统从与图8中的关系变为图7。同理在5π/6时进入第二并 联耦合状态时，可避免定子的零状态响应对系统的影响。
[0120]
如图9所示，为本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低冲 击建模方法一种实施例的分开耦合状态下不同切换角对变流器电流波动 的影响，验证了式(5)在电度角为π/2～5π/6时b相电流的变化，电流最 大波动不超过1.5倍。
[0121]
如图10-图12所示，为本发明基于晶闸管的直线电机分段供 电低冲击建模方法一种实施例的未使用本发明优化切换方法的最大电流 波动，图10为定子1的电流，图11为定子3的电流，图12为变流器的 电流。三相绕组同时导通的电流方程如式(9)所示：
[0122]
求解式(9)获得式(10)：
[0123]
其中，t0为三相绕组同时导通的时刻。
[0124]
由于定子并联时下一定子电流较小，此时忽略定子并联问题。 由式(10)可知绕组零状态响应最大幅值波动与切换时三相绕组最大电 流有关，由式(3)可知三相电流幅值最大发生在电镀角为0、π/3、和2π/3处。 以切换角等于0为例在simulik上仿真，图11在0.46s接通三相绕组，此 时图10中的a相电流为最大值，因此在0.47s时产生约2倍的冲击电流。
[0125]
如图13-图15所示，为本发明基于晶闸管的直线电机分段供 电低冲击建模方法一种实施例的未使用本发明优化切换方法的最小电流 波动，图13为定子1的电流，图14为定子3的电流，图15为变流器的 电流。由式(3)可知三相电流幅值最小发生在π/6、π/2和5π/6。以切换 角等于π/6为例在simulik上仿真，由图13可知切换前变流器电流最大为 80a，在图14中t5的时导通下一定子的三相绕组，由式(10)可知变流 器在图15中0.47s时产生150a的冲击电流。相比于图12中的变流器电 流为160a减少了12.5％的冲击电流。
[0126]
如图16所示，为本发明基于晶闸管的直线电机分段供电低 冲击建模方法一种实施例的低冲击电流切换方法示意图，在图2各种切 换状态数学模型的基础上，结合图3和式(8)中定子的零状态响应。在 动子覆盖定子比例为零时寻找合适的电压相位角进行切换使得变流器波 动最小。由于三相电流具有对称性且切换方法与电流符号无关，先导通 b3和c3两相再导通a3相时各个状态所对应的电角度比所举例滞后π/3； 先导通a3和c3两相再导通b3相时各个状态所对应的电角度比所举例超 前π/3，切换方法如下：
[0127]
(1)若切换角为0，则立即导通下一定子中的b3和c3两相， 系统为第一并联耦合状态；第一并联耦合状态维持导通π/6后，b1相晶闸 管电流过零点关断，系统进入分开耦合状态；分开耦合状态持续导通π/3 后，接通a3相，系统进入第二并联耦合状态；第二并联耦合状态维持导 通π/3后，a1和c1两相晶闸管电流过零点关断，系统进入无耦合状态， 切换完成。
[0128]
(2)若切换角为π/3，则立即导通下一定子中的a3和b3两 相，系统为第一并联耦合状态；第一并联耦合状态维持导通π/6后，a1相晶闸管电流过零点关断，系统进入分开耦合状态；分开耦合状态持续 导通π/3后，接通c3相，系统进入第二并联耦合状态；第二并联耦合状 态维持导通π/3后，a1和b1两相晶闸管电流过零点关断，系统进入无耦 合状态，切换完
成。
[0129]
(3)若切换角为2π/3，则立即导通下一定子中的a3和c3两相，系统为第一并联耦合状态；第一并联耦合状态维持导通π/6后，c1相晶闸管电流过零点关断，系统进入分开耦合状态；分开耦合状态持续 导通π/3后，接通b3相，系统进入第二并联耦合状态；第二并联耦合状 态维持导通π/3后，a1和b1两相晶闸管电流过零点关断，系统进入无耦 合状态，切换完成。
[0130]
如图17-图19所示，为本发明基于晶闸管的直线电机分段供 电低冲击建模方法一种实施例的低冲击电流切换的切换电流示意图，图 17为定子1的电流，图18为定子3的电流，图19为变流器的电流。以 先导通a3和b3两相然后导通c3为例，根据图16中的切换方法在simulink 上搭建仿真平台验证。
[0131]
(1)动子覆盖定子为零时在图17中0.46～t1，则系统为图2 中的无耦合状态，此时最大电流为80a。
[0132]
(2)在图18中t1时刻导通定子3的a3和b3两相时，系统 进入图3中的第一并联耦合状态。
[0133]
(3)在图17的0.465s时a1相电流过零点关断，系统进入 图4的分开耦合状态，由式(5)可知该状态下电流最大波动为150a， 如图19的0.465s～t4所示。
[0134]
(4)在图18的t4时刻接通c3相，系统进入图5的第二并 联耦合状态，接通c3时的电流方程如式(11)所示：r
sic3
lsp(i
c3
)＝usin(ωt 2π/3)
ꢀꢀꢀ
(11)
[0135]
化简式(11)可获得式(12)：
[0136]
接通c3为5π/6时，由式(12)可知并不会产生零状态响应。 由于三相电流的对称性，第二并联耦合时b和c两相电流在区间 5π/6～7π/6上的变化和第一并联耦合时a和b两相电流在区间π/6～π/2上 的变化相同。
[0137]
(5)在图17的0.47s时b1和c1两相电流过零点关断，系 统进入图6的无耦合状态，切换完成。
[0138]
仿真结果表明，多电源并联且无外接电缆的结构会对直线电 机分段供电的切换电流产生影响。在三相同时切换时变流器产生最大冲 击电流为2倍，通过控制电流切换角可使冲击电流降低12.5％。为了进一 步降低冲击电流采用先导通两相晶闸管再接通第三相晶闸管的方法，本 发明根据电压相位角控制每一个晶闸管的开通时刻，使变流器的最大冲 击电流是正常运行时的1.5倍，与传统的开关方法相比，可减少50％的电 流冲击。
[0139]
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便 和简洁，上述描述的直线电机的具体工作过程及有关说明，可以参考前 述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0140]
需要说明的是，上述实施例提供的基于晶闸管的直线电机分 段供电低冲击建模及切换方法，仅以上述各功能模块的划分进行举例说 明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块 来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解
或者组合，例如， 上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模 块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的 模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发 明的不当限定。
[0141]
本发明第三实施例的一种电子设备，包括：
[0142]
至少一个处理器；以及
[0143]
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
[0144]
所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用 于被所述处理器执行以实现上述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲 击建模及切换方法。
[0145]
本发明第四实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机 可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执 行以实现上述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模及切换方法。
[0146]
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便 和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明， 可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0147]
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施 例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者 二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储 器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除 可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所 公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的 可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及 步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案 的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来 使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明 的范围。
[0148]
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是 用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
[0149]
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包 含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包 括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过 程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
[0150]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技 术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然 不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域 技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换 之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。