基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模及切换方法

技术特征：
1.一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a
n
、b
n
、c
n
相，n为直线电机的定子数，其特征在于，所述建模方法包括：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；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；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；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；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。2.根据权利要求1所述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模方法，其特征在于，所述无耦合状态数学模型，其表示为：其中，i
a
、i
b
、i
c
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。3.根据权利要求2所述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模方法，其特征在于，所述第一并联耦合状态数学模型，其表示为：其中，t1为直线电机进入第一并联耦合状态的时刻，τ＝l
ms
/r
s
为时间常数，r
s
为直线电机定子电阻。4.根据权利要求3所述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模方法，其特征在于，所述分开耦合状态数学模型，其表示为：
5.根据权利要求4所述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模方法，其特征在于，所述第二并联耦合状态数学模型，其表示为：其中，t2为直线电机进入第二并联耦合状态的时刻。6.根据权利要求5所述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击建模方法，其特征在于，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。7.一种基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击切换方法，其特征在于，所述切换方法包括：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；步骤t20，判断所述切换角的值，并执行：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。8.根据权利要求7所述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击切换方法，其特征在于，所述第一切换方法为：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；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；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；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。9.根据权利要求7所述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击切换方法，其特征在于，所述第二切换方法为：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；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；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；动子相对位置的前一定子的b、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。10.根据权利要求7所述的基于晶闸管的直线电机分段供电低冲击切换方法，其特征在于，所述第三切换方法为：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；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；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；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。

技术总结
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，旨在解决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。本发明包括：首先建立分段供电切换过程无耦合、第一并联耦合、分开耦合和第二并联耦合四种状态数学模型，然后结合定子的并联与零状态响应分析不同电压切换角对变流器电流的影响，根据动子位置信息和电压相位角进行状态切换。本发明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。的冲击电流。的冲击电流。


技术研发人员：徐飞 李耀华 邓承汤 史黎明 李子欣
受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所
技术研发日：2022.07.27
技术公布日：2022/11/15