一種直線感應(yīng)電機控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直線感應(yīng)電機控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 直線感應(yīng)電機牽引系統(tǒng)具有爬坡能力強、拐彎半徑小、造價低、牽引力發(fā)揮性能 好、噪聲小等諸多優(yōu)點，成為城市軌道交通發(fā)展的新方向。在軌道交通牽引系統(tǒng)中，直線感 應(yīng)電機與軌道上鋪設(shè)的反應(yīng)板形成了一個整體，反應(yīng)板即為電機的次級。因施工及過岔口 等原因，線路有些區(qū)段沒有布置反應(yīng)板，于是就出現(xiàn)了直線感應(yīng)電機牽引系統(tǒng)的無反應(yīng)板 區(qū)，在車輛出庫路段上尤為頻繁。當車輛通過無反應(yīng)板區(qū)時，次級部分處于開放狀態(tài)，電機 性態(tài)發(fā)生變化，繼續(xù)采用正常的矢量控制等傳統(tǒng)的直線感應(yīng)電機控制策略，不僅控制性能 得不到保證，而且會出現(xiàn)過流、停車事故。因此對無反應(yīng)板區(qū)的提前檢測成為提高直線感應(yīng) 電機運行性能的重要條件，同時針對直線感應(yīng)電機牽引系統(tǒng)過無反應(yīng)板區(qū)時，要有專門的 控制策略，來提高整體控制性能。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，通過添加硬件設(shè)備進行反應(yīng)板的檢測，一方面增加了設(shè)備成本，另一 方面硬件設(shè)備易故障失效，影響電機的控制性能；通過監(jiān)測電機電流、磁鏈等參數(shù)進行反應(yīng) 板的檢測，在實際應(yīng)用中，容易受到干擾，影響反應(yīng)板檢測的準確性。另外，目前還沒有應(yīng)對 控制模式切換時過無反應(yīng)板區(qū)的策略，容易引起電流和力矩的沖擊。
[0004] 因此，如何提供一種能夠既經(jīng)濟又準確進行反應(yīng)板的檢測且減小控制模式切換時 的力矩和電流沖擊的直線感應(yīng)電機控制方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種直線感應(yīng)電機控制方法，通過互感觀測值與互感預(yù)設(shè)門 檻值進行比較來判斷反應(yīng)板的情況并進行控制策略的轉(zhuǎn)換，不依賴硬件設(shè)備，降低成本， 判斷結(jié)果準確性高，實時性強；同時針對有、無反應(yīng)板區(qū)分別控制，降低了控制模式切換時 的力矩和電流沖擊，實現(xiàn)了正常控制模式與無反應(yīng)板區(qū)控制模式的平滑過渡；本發(fā)明的另 一目的是提供一種直線感應(yīng)電機控制系統(tǒng)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種直線感應(yīng)電機控制方法，包括：
[0007] 確定力矩T'滑差頻率《 3以及互感觀測值;
[0008] 對所述力矩T'滑差頻率以及互感觀測值進行第一電流計算處理，得到第 一力矩電流^1和第一勵磁電流心；
[0009] 對所述力矩T'滑差頻率《3以及互感觀測值進行第二電流計算處理，得到第二 力矩電流&和從有反應(yīng)板區(qū)進入無反應(yīng)板區(qū)瞬時的第二勵磁電流4;
[0010] 判斷所述互感觀測值4是否大于無反應(yīng)板區(qū)的互感預(yù)設(shè)門檻值，如果是，則當前 處于有反應(yīng)板區(qū)工況，生成并發(fā)送有反應(yīng)板選擇指令；否則，當前處于無反應(yīng)板區(qū)工況，生 成并發(fā)送無反應(yīng)板選擇指令；
[0011] 依據(jù)所述有反應(yīng)板選擇指令選擇所述第一力矩電流&和第一勵磁電流匕或者依 據(jù)所述無反應(yīng)板選擇指令選擇所述第二力矩電流和第二勵磁電流匕作為直線感應(yīng)電 機電流閉環(huán)控制模塊的給定電流，進而實現(xiàn)對所述直線感應(yīng)電機的控制。
[0012] 優(yōu)選地，所述確定力矩f、滑差頻率的過程具體為：
[0013] 生成并發(fā)送力矩生成指令和滑差頻率生成指令；
[0014] 依據(jù)所述力矩生成指令確定力矩T%
[0015] 依據(jù)所述滑差頻率生成指令確定滑差頻率《s。
[0016] 優(yōu)選地，所述確定互感觀測值4的過程具體為：
[0017] 獲取調(diào)制逆變單元的調(diào)制脈沖以及所述逆變單元的中間直流母線電壓，依據(jù)所述 調(diào)制脈沖以及中間直流母線電壓經(jīng)過電壓重構(gòu)計算得到重構(gòu)電壓值；
[0018] 獲取反饋電流值、直線感應(yīng)電機的初級頻率以及所述重構(gòu)電壓值，依據(jù)所述初級 頻率對所述反饋電流值和重構(gòu)電壓值進行互感觀測計算，得到互感觀測值其中，所述 反饋電流值為直線感應(yīng)電機的A、B相電流經(jīng)過Clarke變換得到反饋變換電流值，再由所述 反饋變換電流值經(jīng)過Park變換得到。
[0019] 優(yōu)詵地，所沭百感觀涮侑誦過以下關(guān)系式得到：
[0020]
【主權(quán)項】
1. 一種直線感應(yīng)電機控制方法，其特征在于，包括： 確定力矩f、滑差頻率ω 3以及互感觀測值4 ; 對所述力矩T'滑差頻率以及互感觀測值&進行第一電流計算處理，得到第一力 矩電流C和第一勵磁電流4 ; 對所述力矩τ'滑差頻率《3以及互感觀測值進行第二電流計算處理，得到第二力矩 電流'和從有反應(yīng)板區(qū)進入無反應(yīng)板區(qū)瞬時的第二勵磁電流匕； 判斷所述互感觀測值A(chǔ)8是否大于無反應(yīng)板區(qū)的互感預(yù)設(shè)門檻值，如果是，則當前處于 有反應(yīng)板區(qū)工況，生成并發(fā)送有反應(yīng)板選擇指令；否則，當前處于無反應(yīng)板區(qū)工況，生成并 發(fā)送無反應(yīng)板選擇指令； 依據(jù)所述有反應(yīng)板選擇指令選擇所述第一力矩電流^和第一勵磁電流匕或者依據(jù)所 述無反應(yīng)板選擇指令選擇所述第二力矩電流<2和第二勵磁電流ζ2作為直線感應(yīng)電機電流 閉環(huán)控制模塊的給定電流，進而實現(xiàn)對所述直線感應(yīng)電機的控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的直線感應(yīng)電機控制方法，其特征在于，所述確定力矩T'滑差頻 率的過程具體為： 生成并發(fā)送力矩生成指令和滑差頻率生成指令； 依據(jù)所述力矩生成指令確定力矩 依據(jù)所述滑差頻率生成指令確定滑差頻率《s。
3. 如權(quán)利要求2所述的直線感應(yīng)電機控制方法，其特征在于，所述確定互感觀測值?Μ 的過程具體為： 獲取調(diào)制逆變單元的調(diào)制脈沖以及所述逆變單元的中間直流母線電壓，依據(jù)所述調(diào)制 脈沖以及中間直流母線電壓經(jīng)過電壓重構(gòu)計算得到重構(gòu)電壓值； 獲取反饋電流值、直線感應(yīng)電機的初級頻率以及所述重構(gòu)電壓值，依據(jù)所述初級頻率 對所述反饋電流值和重構(gòu)電壓值進行互感觀測計算，得到互感觀測值其中，所述反饋電 流值為直線感應(yīng)電機的Α、Β相電流經(jīng)過Clarke變換得到反饋變換電流值，再由所述反饋變 換電流值經(jīng)過Park變換得到。
4. 如權(quán)利要求1所述的直線感應(yīng)電機控制方法，其特征在于，所述互感觀測值通過以 下關(guān)系式得到：
為互感辨識自適應(yīng)率； Kp為所述PI調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)； Ki為所述PI調(diào)節(jié)器的積分放大系數(shù)； Rs:所述直線感應(yīng)電機的初級電阻； 艮:所述直線感應(yīng)電機的次級電阻； L1^次級電感L ls:初級電感； isa :所述直線感應(yīng)電機的初級電流在兩相靜止坐標系中α軸上的分量； L :所述直線感應(yīng)電機的初級電流觀測值在兩相靜止坐標系中a軸上的分量； ise :所述直線感應(yīng)電機的初級電流在兩相靜止坐標系中β軸上的分量； ^ :所述直線感應(yīng)電機的初級電流觀測值在兩相靜止坐標系中β軸上的分量。
5. 如權(quán)利要求1所述的直線感應(yīng)電機控制方法，其特征在于，所述第一力矩電流^和 第一勵磁電流匕分別通過以下關(guān)系式得到：
所述第一力矩電流為 所述第一勵磁電流為 其中，
L\= L "，Lm(l-f (Q))為所述直線感應(yīng)電機的次級互感修正值； L 所述直線感應(yīng)電機的次級漏感； 艮:所述直線感應(yīng)電機的次級電阻； V :所述直線感應(yīng)電機的速度； Lm:互感； τ p:所述直線感應(yīng)電機的極距； P:所述直線感應(yīng)電機的極對數(shù)； R\= RJ(Q)為所述直線感應(yīng)電機的次級電阻修正值； D :所述直線感應(yīng)電機的初級的長度； Ψμ:勵磁磁鏈。
6. 如權(quán)利要求1所述的直線感應(yīng)電機控制方法，其特征在于，所述第二力矩電流^和 第二勵磁電流分別通過以下關(guān)系式得到：
所述第二力矩電流戈 所述第二勵磁電流戈 其中，L'_:所述直線感應(yīng)電機從所述有反應(yīng)板區(qū)進入所述無反應(yīng)板區(qū)時瞬時互感修 正值；且 L'mlj= Lm(l-f(Q)); :所述直線感應(yīng)電機從所述有反應(yīng)板區(qū)進入所述無反應(yīng)板區(qū)時瞬時力矩電流值。
7. 如權(quán)利要求1所述的直線感應(yīng)電機控制方法，其特征在于，該方法還包括： 接收所述直線感應(yīng)電機的初級頻率，并對所述初級頻率進行積分得到所述直線感應(yīng)電 機的電壓矢量旋轉(zhuǎn)角度，并將所述電壓矢量旋轉(zhuǎn)角度送至Park變換單元、反Park變換單元 以及Clarke變換單元。
8. 如權(quán)利要求7所述的直線感應(yīng)電機控制方法，其特征在于，該方法還包括： 檢測所述直線感應(yīng)電機的次級頻率ωη并將所述次級頻率ω n送至加法器； 所述加法器將所述次級頻率ωη與所述滑差頻率ω s相加得到所述直線感應(yīng)電機的初 級頻率。
9. 一種直線感應(yīng)電機控制系統(tǒng)，其特征在于，包括： 輸入確定模塊，用于確定力矩I"、滑差頻率ω3; 互感辨識模塊，用于確定互感觀測值4，判斷所述互感觀測值A(chǔ)h是否大于無反應(yīng)板區(qū) 的互感預(yù)設(shè)門檻值，如果是，則當前處于有反應(yīng)板區(qū)工況，生成并發(fā)送有反應(yīng)板選擇指令； 否則，當前處于無反應(yīng)板區(qū)工況，生成并發(fā)送無反應(yīng)板選擇指令； D-Q軸指令計算單元，用于對所述力矩T'滑差頻率以及互感觀測值進行第一電 流計算處理，得到第一力矩電流&和第一勵磁電流4 ; 無反應(yīng)板控制單元，用于對所述力矩T'滑差頻率《3以及互感觀測值?,"進行第二電 流計算處理，得到第二力矩電流ζ和從有反應(yīng)板區(qū)進入無反應(yīng)板區(qū)瞬時的第二勵磁電流 4; 電流選擇單元，用于依據(jù)所述有反應(yīng)板選擇指令選擇所述第一力矩電流和第一勵 磁電流4或者依據(jù)所述無反應(yīng)板選擇指令選擇所述第二力矩電流'和第二勵磁電流4作 為直線感應(yīng)電機電流閉環(huán)控制模塊的給定電流，進而實現(xiàn)對所述直線感應(yīng)電機的控制。
10. 如權(quán)利要求9所述的直線感應(yīng)電機控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括： 積分器，用于接收所述直線感應(yīng)電機的初級頻率，并對所述初級頻率進行積分得到所 述直線感應(yīng)電機的電壓矢量旋轉(zhuǎn)角度，并將所述電壓矢量旋轉(zhuǎn)角度送至Park變換單元、反 Park變換單元以及Clarke變換單元。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直線感應(yīng)電機控制方法及系統(tǒng)，該方法包括確定力矩T*、滑差頻率ωs以及互感觀測值對力矩T*、滑差頻率ωs以及互感觀測值進行計算處理，得到第一力矩電流和第一勵磁電流對力矩T*、滑差頻率ωs以及互感觀測值進行計算處理，得到第二力矩電流和從有反應(yīng)板區(qū)進入無反應(yīng)板區(qū)瞬時的第二勵磁電流判斷互感觀測值是否大于互感預(yù)設(shè)門檻值，如果是，生成并發(fā)送有反應(yīng)板選擇指令；否則，生成并發(fā)送無反應(yīng)板選擇指令；依據(jù)指令選擇直線感應(yīng)電機電流閉環(huán)控制模塊的給定電流，實現(xiàn)對直線感應(yīng)電機的控制，降低了控制模式切換時的力矩和電流沖擊，實現(xiàn)了正?？刂颇Ｊ脚c無反應(yīng)板區(qū)控制模式的平滑過渡，保證了直線感應(yīng)電機在正常運行過程中的穩(wěn)定。
【IPC分類】H02P21-00
【公開號】CN104539209
【申請?zhí)枴緾N201510046963
【發(fā)明人】劉可安, 尚敬, 梅文慶, 賈巖, 劉勇, 甘韋韋
【申請人】南車株洲電力機車研究所有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月29日