具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，一种双边长初级动永磁直线电机，包括两个定子铁心1、两组定子电枢绕组2、动子3、机壳4、导轨5、轴承6。当动子3处于中心位置时，动子3两侧受力相同F_y1＝F_y2；当动子3发生向-y方向发生横向偏移后，动子3左侧受力大于动子3右侧受力F_y1>F_y2，引起动子3单边受力过大，导致动子3左右两侧的四个轴承6受力不均，引起损坏，因此需要从控制的角度，采用相应的实时调整算法对动子3进行横向悬浮控制，让动子3一直保持在中心位置，不发生偏移。

结合图2～图3，一种双边长初级动永磁直线电机动子横向悬浮控制方法，具体步骤如下：

步骤一：对双边长初级动永磁直线电机的两边定子分别采用两套变频器进行独立矢量控制，双边独立矢量控制可以解耦控制，减少互感的影响，易于容错控制，通过独立矢量控制分别提取双边长初级动永磁直线电机两边定子端电压u_abc1、u_abc2和电流i_abc1、i_abc2，转入步骤二。

步骤二：通过提取的两边定子端电压u_abc1、u_abc2和电流i_abc1、i_abc2根据电阻表测得定子电枢绕组电阻值R_s，结合两边定子端电压u_abc1、u_abc2和电流i_abc1、i_abc2，计算出电机的两边反电势值E_abc1、E_abc2，计算方法为：

通过电机的两边反电势E_abc1、E_abc2，求得两边电机气隙磁通密度B_g1、B_g2：

公式(2)中，f为电机工作频率，N为电机绕组单相串联匝数，K_kp为绕组系数，S为每极磁通面积。

建立气隙磁场模型，电机气隙间隙长度g₁、g₂与电机气隙磁通密度B_g1、B_g2有关，计算等效气隙间隙长度g_e1、g_e2：

公式(3)中，μ_r为相对磁导率，ω_s为槽宽，B_r为永磁体剩磁，h_m为永磁体磁化长度。

相比于有限元数值法，通过建立气隙磁场模型计算气隙间隙长度可以大大简化计算时间，可以将问题简单化，通过磁路耦合可以大大提高效率。

电机气隙间隙长度g₁、g₂的计算公式为：

根据气隙间隙长度参考值g^*可以求得间隙偏移δ，计算公式为：

δ＝g^*-g₁＝g₂-g^* (5)

结合公式(1)～(5)可以求出双边气隙间隙长度g₁，g₂和间隙偏移δ。

转入步骤三。

步骤三：通过输入气隙间隙参考值δ^*与实际值δ，设计PID调节器，输出励磁绕组和d轴定子绕组之间互感额定值M，设计方法为：

公式(6)中，K_p1为气隙环比例系数，K_i1为气隙环积分系数，K_d1为气隙环微分系数。

通过设计气隙环PID调节器调节可以使系统具有较强的鲁棒性，相比于气隙动态检测法可以减小计算量，提高精度。

根据设计出的励磁绕组和d轴定子绕组之间互感额定值M、励磁电流i_m、气隙间隙长度参考值g^*、双边气隙间隙长度g₁、g₂估算出双边电机互感磁链ψ_m1、ψ_m2，计算方法为：

结合公式(1)～(7)，可以求得双边电机互感磁链ψ_m1、ψ_m2。

转入步骤四。

步骤四：通过输入速度参考值v^*与实际值v的偏差，设计PID调节器，输出直线电机双边推力参考值F_x ^*，设计方法为：

公式(8)中，K_p2为速度环比例系数，K_i2为速度环积分系数，K_d2为速度环微分系数。

根据输出的直线电机双边推力参考值F_x ^*，然后将直线电机双边互感磁链ψ_m1、ψ_m2引入速度环和电流环中，计算得到双边q轴电流参考值i_q1 ^*、i_q2 ^*，计算方法为：

公式(9)中，τ为定子极距。

结合公式(1)～(9)可以计算得到双边q轴电流参考值i_q1 ^*、i_q2 ^*。

转入步骤五。

步骤五：根据永磁直线电机双边法向力参考值F_y1 ^*、F_y2 ^*与双边q轴电流参考值i_q1 ^*、i_q2 ^*的关系式，计算得到双边d轴电流参考值i_d1 ^*、i_d2 ^*，计算方法为：

公式(10)中，L_s为电机电感。

结合公式(1)～(10)，根据直线电机法向力参考值F_y1 ^*、F_y2 ^*与双边q轴电流参考值i_q1 ^*、i_q2 ^*，可以计算得到双边d轴电流参考值i_d1 ^*，i_d2 ^*。

通过独立矢量控制输出双边d轴电流参考值i_d1 ^*，i_d2 ^*对横向力进行悬浮控制可以提高系统容错能力，除此之外，在单边发生故障时可以进行快速切换，继续保持电机正常工作。

转入步骤六。

步骤六：将计算得到的双边d、q轴参考电流值i_d1 ^*、i_d2 ^*，i_q1 ^*、i_q2 ^*与反馈值i_d1、i_d2，i_q1、i_q2求和，经过PI调节后采用SVPWM调制算法控制变流器，从而实现对双边长初级动永磁直线电机动子横向悬浮控制，可有效防止动子运行时发生偏移。