本发明属于电机控制，更具体地，涉及一种基于初级磁场定向的分段长初级双边直线感应电机(long primary double side linear induction motor,lpdslim)控制方法及装置。
背景技术：
1、直线感应电机作为一种特殊类型的电机，能够直接将电能转换为负载的直线运动机械能。其结构简单、维护方便、运行可靠，因此在工业制造、交通运输、国防军工等领域得到了广泛应用。与传统的旋转感应电机相比，直线感应电机驱动系统无需额外的机械传动装置，可以直接驱动负载，从而减少了皮带、齿轮等传动部件产生的噪音，提高了系统的机械能量转换效率。目前，大功率直线感应电机主要有两种类型：短初级单边直线感应电机和lpdslim，其中后者是本专利研究的重点。
2、传统的lpdslim在工作过程中存在较大的初级漏磁通和较低的功率因数，这给大功率推进应用中的变流器设计带来了挑战。为了解决这一问题，通常采用对lpdslim进行分段供电的方法，只对包含次级的初级部分进行供电。分段后的初级模块可以通过串联或并联的方式连接，本专利研究的重点在于并联连接方式。
3、目前，分段lpdslim的控制策略多基于次级磁场定向构建。然而，现有研究对于分段lpdslim次级数学模型的探索还不够深入，未充分考虑边端效应等因素，导致次级磁场定向的精确度不高，进而影响控制效果。因此，迫切需要提出一种新的分段lpdslim矢量控制方法。由于分段长初级双边直线感应电机的初级数学模型中的参数不受边端效应的影响，且易于测量，因此它非常适合作为替代次级磁场定向控制的方案。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于初级磁场定向的分段lpdslim控制方法及装置，其目的在于，基于初级磁场定向构建分段lpdslim控制系统，实现对初级总磁链以及电磁推力的解耦控制，克服传统基于次级磁场定向控制方法存在的控制性能较低的缺陷。
2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于初级磁场定向的分段lpdslim控制方法，包括：
3、s1.基于初级磁场定向，构建了初级总磁链幅值控制环和电磁推力控制环。对于初级总磁链幅值控制环，根据初级电压和初级总电流估计初级总磁链，并计算其幅值；对次级速度进行闭环控制获得电磁推力参考值；
4、s2.对初级总磁链的幅值进行闭环控制获得初级总电流d轴分量参考值；计算电磁推力补偿值，实现d轴和q轴控制的解耦，再结合电磁推力参考值获得初级总电流q轴分量参考值；
5、s3.对初级总电流d轴和q轴分量进行闭环控制，获得初级电压d轴和q轴分量参考值；
6、s4.对初级电压d轴和q轴分量进行坐标变换获得初级电压α轴和β轴分量参考值，利用svpwm方法实现对电机的控制。
7、在其中一个实施例中，所述s1包括：
8、s11.根据初级电压upα、upβ，初级供电段数m，初级电阻rp，以及初级总电流ipα、ipβ计算初级总磁链ψpα、ψpβ，计算公式为：
9、
10、s12.根据初级总磁链ψpα、ψpβ计算幅值ψpm和相位角计算公式为：
11、
12、s13.对加速度参考值a*进行积分获得速度参考值v*，再对速度差值进行比例kp和积分运算获得电磁推力参考值fe*，计算公式为：
13、
14、在其中一个实施例中，所述s2包括：
15、s21.对初级总磁链幅值差进行比例kp和积分运算获得初级总电流d轴分量参考值计算公式为：
16、
17、s22.根据电磁推力补偿值δfe、电磁推力参考值fe*、初级总磁链幅值ψpm，计算初级总电流q轴分量参考值计算公式为：
18、
19、其中τ为极距。
20、在其中一个实施例中，所述s22包括：
21、s221.对1～n段初级采样得到的abc静止坐标系下的电流ipa1～ipan、ipb1～ipbn进行坐标变换，获得αβ静止坐标系下的初级电流ipα1～ipan、ipβ1～ipβn；
22、s222.对1～n段初级αβ静止坐标系下的初级电流ipα1～ipαn、ipβ1～ipβn进行坐标变换，获得dq旋转坐标下的初级电流ipd1～ipdn、ipq1～ipqn；
23、s223.利用1～n段初级αβ静止坐标系下的初级电流ipα1～ipαn、ipβ1～ipβn，计算αβ静止坐标系下的1～n段初级磁链，以第k段为例，计算公式为：
24、
25、s224.对1～n段初级αβ静止坐标系下的初级磁链ψpα1～ψpαn、ψpβ1～ψpβn进行坐标变换，获得dq旋转坐标下的初级磁链ψpd1～ψpqn、ψpq1～ψpqn；
26、s225.计算1～n段初级dq旋转坐标下的初级磁链ψpd1～ψpqn、ψpq1～ψpqn与初级总磁链ψpm之差δψpd1～δψpqn、δψpq1～δψpqn，以第k段为例，计算公式为：
27、
28、s226.根据dq旋转坐标下的初级电流ipd1～ipdn、ipq1～ipqn以及磁链差δψpd1～δψpqn、δψpq1～δψpqn，计算推力补偿值，计算公式为：
29、
30、其中，j为供电初级段的起始编号，m为供电初级段的数量。
31、s227.计算初级总电流q轴分量参考值计算公式为：
32、
33、在其中一个实施例中，所述s3包括：
34、s31.对初级总电流d轴分量差值进行比例kp和积分运算获得初级电压d轴分量参考值计算公式为：
35、
36、s32.对初级总电流q轴分量差值进行比例kp和积分运算获得初级电压q轴分量参考值计算公式为：
37、
38、按照本发明的另一方面，提供了一种基于初级磁场定向的分段lpdslim控制装置，包括：
39、初级总磁链幅值及相位角计算模块，用于根据初级电压和初级总电流估计初级总磁链，并计算其幅值；
40、次级速度控制模块，用于对次级速度进行闭环控制获得电磁推力参考值；
41、初级总电流d轴分量计算模块，用于控制初级总磁链幅值，以获得初级总电流d轴分量参考值；
42、初级总电流q轴分量计算模块，用于计算电磁推力补偿值，实现d轴和q轴控制的解耦，再结合电磁推力参考值获得初级总电流q轴分量参考值；
43、初级总电流控制模块，用于初级总电流d轴和q轴分量进行闭环控制，获得初级电压d轴和q轴分量参考值；
44、svpwm发生器，对初级电压d轴和q轴分量进行坐标变换获得初级电压α轴和β轴分量参考值，利用svpwm方法实现对电机的控制。
45、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
46、(1)本发明采用初级磁场定向方法，较为准确的获得了初级磁链的幅值和相位，提高了磁场定向的精度和鲁棒性，为实现分段lpdslim高性能控制奠定了基础；
47、(2)本发明基于初级磁场定向方法，利用初级总磁链闭环控制获得初级总电流d轴分量参考值，利用电磁推力补偿获取初级总电流q轴分量参考值，从而实现了初级总磁链和电磁推力的解耦控制，提高了控制系统的动态和稳态性能，实现了分段lpdslim的高性能控制。
1.一种基于初级磁场定向的分段lpdslim控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于初级磁场定向的分段lpdslim控制方法，其特征在于，所述s1包括：
3.如权利要求1所述的基于初级磁场定向的分段lpdslim控制方法，其特征在于，所述s2包括：
4.如权利要求3所述的基于初级磁场定向的分段lpdslim控制方法，其特征在于，所述s22包括：
5.如权利要求1所述的基于初级磁场定向的分段lpdslim控制方法，其特征在于，所述s3包括：
6.一种基于初级磁场定向的分段lpdslim控制装置，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的基于初级磁场定向的分段lpdslim控制系统，其特征在于，所述初级总磁链幅值及相位角计算模块中根据初级电压upα、upβ，初级供电段数m，初级电阻rp，以及初级总电流ipα、ipβ计算初级总磁链ψpα、ψpβ，计算公式为：
8.如权利要求6所述的基于初级磁场定向的分段lpdslim控制系统，其特征在于，初级总电流d/q轴分量参考值的计算公式为：
9.如权利要求6所述的基于初级磁场定向的分段lpdslim控制系统，其特征在于，所述初级总电流q轴分量计算模块包括：
10.如权利要求6所述的基于初级磁场定向的分段lpdslim控制系统，其特征在于，初级电压d轴和q轴分量参考值的计算公式为：
