牵引电机调制方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种牵引电机调制方法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着城市经济的发展和科学技术的进步，交通业也随之日益进步，其中，常见的 轨道车辆依靠牵引电机提供牵引力，实现车速的增加、减小等。而在控制车速的变化时， 通常采用PWM (Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）调制技术，具体的，通过VVVF (Variable Voltage and Variable Frequency,变频变压调速)逆变器在低输出频率段对牵 引电机采用异步调制模式，而在高输出频率段时，采用同步调制模式。
[0003] 然而，在调制过程中，作为轨道车辆主要动力装置的牵引电机，其噪声是轨道车辆 的一个主要的声源，严重地影响车内乘客的舒适性以及沿线居民的工作和休息。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种牵引电机调制方法和装置，用于降低调制过程中出现的噪音，保 证乘客的舒适性。
[0005] 第一方面，本发明提供一种牵引电机调制方法，包括：
[0006] 采用脉冲宽度调制PWM信号对牵引电机进行异步调制以使牵引电机转动速率增 长；所述异步调制过程中所述PWM信号是由频率随机变化的载波叠加三角波产生；
[0007] 基于牵引电机的异步调制，当牵引电机转动速率为预设阈值时，对牵引电机进行 同步调制。
[0008] 第二方面，本发明提供一种牵引电机调制装置，包括：
[0009] 异步调制模块，用于采用脉冲宽度调制PWM信号对牵引电机进行异步调制以使牵 引电机转动速率增长；所述异步调制过程中所述PWM信号是由频率随机变化的载波叠加三 角波产生；
[0010] 同步调制模块，用于基于牵引电机的异步调制，当牵引电机转动速率为预设阈值 时，对牵引电机进行同步调制。
[0011] 本发明提供的牵引电机调制方法和装置，通过采用频率随机变化的载波控制PWM 信号，以对牵引电机进行异步调制，使得作为震源的牵引电机的震动频率是变化的，从而各 个频率下由震动辐射的声波在空气中传播时，可出现不同频率的声波的波峰和波谷叠加， 使得噪声的声波能量相抵消，可显著地降低噪音，保证了乘客的舒适性，且不会对沿线居民 的工作和休息带来干扰。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明牵引电机调制方法实施例一的流程图；
[0013] 图2为本发明牵引电机调制方法实施例二的流程图；
[0014] 图3为本发明实施例二中牵引电机进行调制的控制框图；
[0015] 图4为本发明实施例二中牵引电机进行调制的波形示意图；
[0016] 图5为现有技术噪首分贝的不意图；
[0017] 图6为本发明实施例二中噪音分贝的示意图；
[0018] 图7为本发明牵引电机调制装置实施例一的结构示意图；
[0019] 图8为本发明牵引电机调制装置实施例二的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 图1为本发明牵引电机调制方法实施例一的流程图。如图1所示，该方法的执行 主体为牵引电机调制装置，该装置可采用硬件和/或软件实现，其中硬件部分包括载波发 生器、相关的控制电路等，而软件部分包括相关的控制算法等；该装置优选的可设置在牵引 电机调制设备中，具体的该方法包括：
[0021] S101、采用PWM信号对牵引电机进行异步调制以使牵引电机转动速率增长。
[0022] 在控制轨道车辆行驶时，轨道车辆的速率是由0开始增长，对应的，牵引电机的转 动速率也随之变化；在当牵引电机转动速率不大于预设阈值时，采用PWM信号对牵引电机 进行异步调制；当牵引电机转动速率经过异步调制达到预设阈值时，则对牵引电机进行同 步调制，即执行S102。
[0023] 在异步调制过程中，PWM信号包括多个频率的门极脉冲信号，而门极脉冲信号是通 过载波叠加三角波产生的，在本实施例中，异步调制过程中PWM信号是由频率随机变化的 载波叠加三角波产生的，从而使PWM信号的频率随机变化。上述载波常见的为正弦波，众所 周知的，该正弦波附带有谐波信号，该谐波信号在进入牵引电机后经一系列作用，最终在牵 引电机转子与定子间的气隙中产生电磁力，引起牵引电机的振动，进而向外辐射噪声。由上 述噪声产生的原理可知，噪声声波的传播频率与上述谐波信号的频率相关，因此在现有技 术中，由于载波的频率固定，所以牵引电机的震动频率也是固定不变的，进而该牵引电机作 为震源，由固定频率震动而辐射的声波在空气中传播时，同一频率的声波的波峰和波峰叠 加，波谷和波谷叠加，形成能量的累加，故而噪音较大，影响了乘客的舒适性。
[0024] 而在本实施例中，异步调制过程中载波的频率是随机变化的，因此，该牵引电机作 为震源，其震动频率是变化的，从而由各个频率震动而辐射的各个声波在空气中传播时，不 同频率的声波的波峰和波谷叠加，使得噪声的声波能量相抵消，故而显著地降低了噪音，保 证了乘客的舒适性。
[0025] S102、基于牵引电机的异步调制，当牵引电机转动速率为预设阈值时，对牵引电机 进行同步调制。
[0026] 在本实施例中，同步调制可采用现有技术，即采用21分频、15分频等对电机进行 调制。
[0027] 本实施例中，通过采用频率随机变化的载波控制PWM信号，以对牵引电机进行异 步调制，使得作为震源的牵引电机的震动频率是变化的，从而各个频率下由震动辐射的声 波在空气中传播时，可出现不同频率的声波的波峰和波谷叠加，使得噪声的声波能量相抵 消，可显著地降低噪音，保证了乘客的舒适性，且不会对沿线居民的工作和休息带来干扰。
[0028] 图2为本发明牵引电机调制方法实施例二的流程图。如图2所示，本实施例是在 图1所示的实施例的基础上，进一步的做出详细描述，该方法包括：
[0029] S201、在当前时刻，根据第一门极脉冲信号下的第一牵引电机转动速率与在预设 的斜率库中随机选择的斜率值，更新载波的频率。
[0030] S202、使更新的载波频率叠加三角波获得第二门极脉冲信号的频率，并根据第二 门极脉冲信号的频率对牵引电机进行异步调制，获得第二牵引电机转动速率。
[0031] 具体的，图3为本发明实施例二中牵引电机进行调制的控制框图。如图3所示， 当前时刻的门极脉冲信号的频率作为第一门极脉冲信号的频率，并通过速度传感器等可获 取牵引电机转动速率的设备，获得第一门极脉冲信号下的第一牵引电机转动速率，该第一 牵引电机转动速率V i作为输入值，同时在在预设的斜率库中随机选择的斜率值，开始执行 S201，通过载波频率计算单元、变化频率计算单元，更新载波的频率；随后根据该更新频率 后的载波执行S202,产生新的门极脉冲信号，即完成一次闭环控制。其中斜率库中存储了至 少两个预设斜率值，所述斜率值大于〇。
[0032] 在图3中，更新频率后的载波通过三角波计算单元的叠加，并通过PWM计算单元的 处理，获得第二门极脉冲信号，在实际中，门极脉冲信号脉宽的产生还需牵引电机三相电流 幅值作为输入参数，如图3中I v，Iv和Iw作为电流输入参数，而Iv，Iv和I w是由数学模型建 立的虚拟值、和Iq经过三相电流输出单元处理后获得的，具体如现有技术，在此不再赘述。
[0033]