与传统驱动方式“旋转电机+滚轴丝杆”相比,永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous liner motor,PMSLM)省去了机械转换结构,采用直接驱动运动设备的方式,具有低惯量、长行程、效率高、响应速度快等优点,因此以PMSLM为核心的控制系统被广泛应用于激光切割、增材制造等高精密制造产业中。但是在PMSLM工作过程中,由于逆变器死区效应的存在以及电力电子器件导通时管压降等非线性因素的影响,直线电机控制系统中会存在一系列谐波分量,这些谐波分量会使PMSLM产生附加损耗,导致PMSLM三相绕组温度上升,降低工作效率。同时,电流谐波会产生推力波动,直接降低了PMSLM控制系统的可靠性和平稳性,严重制约了PMSLM在高精密场合的应用。因此,本论文提出了自适应谐波注入法,对PMSLM的电流谐波进行了抑制。具体包括以下几个方面的研究:1.首先分析永磁同步直线电机的基本结构和工作原理,结合坐标变换原则建立三种坐标系下PMSLM的数学模型。然后对空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)技术的原理进行研究,并对该技术进行仿真验证。最后分析和比较几种常见的矢量控制方法。结合PMSLM的数学模型和SVPWM技术,采用id=0矢量控制方法在Simulink中搭建PMSLM三闭环矢量控制系统。2.分析气隙磁场畸变、逆变器死区效应以及电力电子器件导通压降所产生谐波的原因,建立主要谐波成分的数学模型和谐波稳态电压方程。引入谐波注入法搭建谐波抑制环,对主要谐波成分进行抑制。首先提取dq坐标系下电流中的谐波分量,然后以谐波分量为零作为控制目标,通过谐波稳态电压方程,得到谐波补偿电压。最后将谐波补偿电压正反馈至SVPWM参考调制电压端,与谐波分量相互抵消,达到抑制谐波的效果。最后在Simulink中搭建基于谐波注入法的PMSLM谐波抑制矢量控制系统,仿真验证谐波抑制的效果。3.由于在PMSLM工作过程中,电机中的电感、电阻、磁链值会实时变化,并会影响谐波注入法抑制谐波的准确性。因此为提高谐波抑制的准确性,减小参数扰动对谐波抑制的影响,本文引入模型参考自适应辨识(model reference adaptive identification,MRAI)算法,与谐波注入法共同构成自适应谐波注入法。其中MRAI可以在线辨识电机运行中电感、电阻和磁链值,并将辨识结果反馈至谐波抑制环节,实时抑制电流谐波,提高谐波抑制的准确性。首先介绍MRAI的基本结构和原理,然后确定参考模型和仿真模型,并采用Popov超稳定性理论建立参数自适应率,最后在Simulink搭建自适应谐波抑制环,改变电机参数,仿真验证参数辨识有效性以及参数扰动下谐波抑制的有效性。4.基于AD5435半实物仿真系统搭建实验控制平台,在不同实验条件下对本文所采用的自适应谐波注入法进行实验验证。验证结果表明了本课题所采用的自适应谐波注入法可以有效抑制电流谐波,减小推力波动。并且可以减小电机参数扰动对谐波抑制效果的影响,提高了谐波抑制的准确性。