一种直线感应电机控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种直线感应电机控制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 直线感应电机牵引系统具有爬坡能力强、拐弯半径小、造价低、牵引力发挥性能 好、噪声小等诸多优点，成为城市轨道交通发展的新方向。在轨道交通牵引系统中，直线感 应电机与轨道上铺设的反应板形成了一个整体，反应板即为电机的次级。因施工及过岔口 等原因，线路有些区段没有布置反应板，于是就出现了直线感应电机牵引系统的无反应板 区，在车辆出库路段上尤为频繁。当车辆通过无反应板区时，次级部分处于开放状态，电机 性态发生变化，继续采用正常的矢量控制等传统的直线感应电机控制策略，不仅控制性能 得不到保证，而且会出现过流、停车事故。因此对无反应板区的提前检测成为提高直线感应 电机运行性能的重要条件，同时针对直线感应电机牵引系统过无反应板区时，要有专门的 控制策略，来提高整体控制性能。
[0003] 现有技术中，通过添加硬件设备进行反应板的检测，一方面增加了设备成本，另一 方面硬件设备易故障失效，影响电机的控制性能；通过监测电机电流、磁链等参数进行反应 板的检测，在实际应用中，容易受到干扰，影响反应板检测的准确性。另外，目前还没有应对 控制模式切换时过无反应板区的策略，容易引起电流和力矩的冲击。
[0004] 因此，如何提供一种能够既经济又准确进行反应板的检测且减小控制模式切换时 的力矩和电流冲击的直线感应电机控制方法是本领域技术人员目前需要解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种直线感应电机控制方法，通过互感观测值与互感预设门 槛值进行比较来判断反应板的情况并进行控制策略的转换，不依赖硬件设备，降低成本， 判断结果准确性高，实时性强；同时针对有、无反应板区分别控制，降低了控制模式切换时 的力矩和电流冲击，实现了正常控制模式与无反应板区控制模式的平滑过渡；本发明的另 一目的是提供一种直线感应电机控制系统。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种直线感应电机控制方法，包括：
[0007] 确定力矩T'滑差频率《 3以及互感观测值;
[0008] 对所述力矩T'滑差频率以及互感观测值进行第一电流计算处理，得到第 一力矩电流^1和第一励磁电流心；
[0009] 对所述力矩T'滑差频率《3以及互感观测值进行第二电流计算处理，得到第二 力矩电流&和从有反应板区进入无反应板区瞬时的第二励磁电流4;
[0010] 判断所述互感观测值4是否大于无反应板区的互感预设门槛值，如果是，则当前 处于有反应板区工况，生成并发送有反应板选择指令；否则，当前处于无反应板区工况，生 成并发送无反应板选择指令；
[0011] 依据所述有反应板选择指令选择所述第一力矩电流&和第一励磁电流匕或者依 据所述无反应板选择指令选择所述第二力矩电流和第二励磁电流匕作为直线感应电 机电流闭环控制模块的给定电流，进而实现对所述直线感应电机的控制。
[0012] 优选地，所述确定力矩f、滑差频率的过程具体为：
[0013] 生成并发送力矩生成指令和滑差频率生成指令；
[0014] 依据所述力矩生成指令确定力矩T%
[0015] 依据所述滑差频率生成指令确定滑差频率《s。
[0016] 优选地，所述确定互感观测值4的过程具体为：
[0017] 获取调制逆变单元的调制脉冲以及所述逆变单元的中间直流母线电压，依据所述 调制脉冲以及中间直流母线电压经过电压重构计算得到重构电压值；
[0018] 获取反馈电流值、直线感应电机的初级频率以及所述重构电压值，依据所述初级 频率对所述反馈电流值和重构电压值进行互感观测计算，得到互感观测值其中，所述 反馈电流值为直线感应电机的A、B相电流经过Clarke变换得到反馈变换电流值，再由所述 反馈变换电流值经过Park变换得到。
[0019] 优诜地，所沭百感观涮侑诵过以下关系式得到：
[0020]
【主权项】
1. 一种直线感应电机控制方法，其特征在于，包括： 确定力矩f、滑差频率ω 3以及互感观测值4 ; 对所述力矩T'滑差频率以及互感观测值&进行第一电流计算处理，得到第一力 矩电流C和第一励磁电流4 ; 对所述力矩τ'滑差频率《3以及互感观测值进行第二电流计算处理，得到第二力矩 电流'和从有反应板区进入无反应板区瞬时的第二励磁电流匕； 判断所述互感观测值A8是否大于无反应板区的互感预设门槛值，如果是，则当前处于 有反应板区工况，生成并发送有反应板选择指令；否则，当前处于无反应板区工况，生成并 发送无反应板选择指令； 依据所述有反应板选择指令选择所述第一力矩电流^和第一励磁电流匕或者依据所 述无反应板选择指令选择所述第二力矩电流<2和第二励磁电流ζ2作为直线感应电机电流 闭环控制模块的给定电流，进而实现对所述直线感应电机的控制。
2. 如权利要求1所述的直线感应电机控制方法，其特征在于，所述确定力矩T'滑差频 率的过程具体为： 生成并发送力矩生成指令和滑差频率生成指令； 依据所述力矩生成指令确定力矩 依据所述滑差频率生成指令确定滑差频率《s。
3. 如权利要求2所述的直线感应电机控制方法，其特征在于，所述确定互感观测值?Μ 的过程具体为： 获取调制逆变单元的调制脉冲以及所述逆变单元的中间直流母线电压，依据所述调制 脉冲以及中间直流母线电压经过电压重构计算得到重构电压值； 获取反馈电流值、直线感应电机的初级频率以及所述重构电压值，依据所述初级频率 对所述反馈电流值和重构电压值进行互感观测计算，得到互感观测值其中，所述反馈电 流值为直线感应电机的Α、Β相电流经过Clarke变换得到反馈变换电流值，再由所述反馈变 换电流值经过Park变换得到。
4. 如权利要求1所述的直线感应电机控制方法，其特征在于，所述互感观测值通过以 下关系式得到：
为互感辨识自适应率； Kp为所述PI调节器的比例放大系数； Ki为所述PI调节器的积分放大系数； Rs:所述直线感应电机的初级电阻； 艮:所述直线感应电机的次级电阻； L1^次级电感L ls:初级电感； isa :所述直线感应电机的初级电流在两相静止坐标系中α轴上的分量； L :所述直线感应电机的初级电流观测值在两相静止坐标系中a轴上的分量； ise :所述直线感应电机的初级电流在两相静止坐标系中β轴上的分量； ^ :所述直线感应电机的初级电流观测值在两相静止坐标系中β轴上的分量。
5. 如权利要求1所述的直线感应电机控制方法，其特征在于，所述第一力矩电流^和 第一励磁电流匕分别通过以下关系式得到：
所述第一力矩电流为 所述第一励磁电流为 其中，
L\= L "，Lm(l-f (Q))为所述直线感应电机的次级互感修正值； L 所述直线感应电机的次级漏感； 艮:所述直线感应电机的次级电阻； V :所述直线感应电机的速度； Lm:互感； τ p:所述直线感应电机的极距； P:所述直线感应电机的极对数； R\= RJ(Q)为所述直线感应电机的次级电阻修正值； D :所述直线感应电机的初级的长度； Ψμ:励磁磁链。
6. 如权利要求1所述的直线感应电机控制方法，其特征在于，所述第二力矩电流^和 第二励磁电流分别通过以下关系式得到：
所述第二力矩电流戈 所述第二励磁电流戈 其中，L'_:所述直线感应电机从所述有反应板区进入所述无反应板区时瞬时互感修 正值；且 L'mlj= Lm(l-f(Q)); :所述直线感应电机从所述有反应板区进入所述无反应板区时瞬时力矩电流值。
7. 如权利要求1所述的直线感应电机控制方法，其特征在于，该方法还包括： 接收所述直线感应电机的初级频率，并对所述初级频率进行积分得到所述直线感应电 机的电压矢量旋转角度，并将所述电压矢量旋转角度送至Park变换单元、反Park变换单元 以及Clarke变换单元。
8. 如权利要求7所述的直线感应电机控制方法，其特征在于，该方法还包括： 检测所述直线感应电机的次级频率ωη并将所述次级频率ω n送至加法器； 所述加法器将所述次级频率ωη与所述滑差频率ω s相加得到所述直线感应电机的初 级频率。
9. 一种直线感应电机控制系统，其特征在于，包括： 输入确定模块，用于确定力矩I"、滑差频率ω3; 互感辨识模块，用于确定互感观测值4，判断所述互感观测值Ah是否大于无反应板区 的互感预设门槛值，如果是，则当前处于有反应板区工况，生成并发送有反应板选择指令； 否则，当前处于无反应板区工况，生成并发送无反应板选择指令； D-Q轴指令计算单元，用于对所述力矩T'滑差频率以及互感观测值进行第一电 流计算处理，得到第一力矩电流&和第一励磁电流4 ; 无反应板控制单元，用于对所述力矩T'滑差频率《3以及互感观测值?,"进行第二电 流计算处理，得到第二力矩电流ζ和从有反应板区进入无反应板区瞬时的第二励磁电流 4; 电流选择单元，用于依据所述有反应板选择指令选择所述第一力矩电流和第一励 磁电流4或者依据所述无反应板选择指令选择所述第二力矩电流'和第二励磁电流4作 为直线感应电机电流闭环控制模块的给定电流，进而实现对所述直线感应电机的控制。
10. 如权利要求9所述的直线感应电机控制系统，其特征在于，该系统还包括： 积分器，用于接收所述直线感应电机的初级频率，并对所述初级频率进行积分得到所 述直线感应电机的电压矢量旋转角度，并将所述电压矢量旋转角度送至Park变换单元、反 Park变换单元以及Clarke变换单元。
【专利摘要】本发明公开了一种直线感应电机控制方法及系统，该方法包括确定力矩T*、滑差频率ωs以及互感观测值对力矩T*、滑差频率ωs以及互感观测值进行计算处理，得到第一力矩电流和第一励磁电流对力矩T*、滑差频率ωs以及互感观测值进行计算处理，得到第二力矩电流和从有反应板区进入无反应板区瞬时的第二励磁电流判断互感观测值是否大于互感预设门槛值，如果是，生成并发送有反应板选择指令；否则，生成并发送无反应板选择指令；依据指令选择直线感应电机电流闭环控制模块的给定电流，实现对直线感应电机的控制，降低了控制模式切换时的力矩和电流冲击，实现了正常控制模式与无反应板区控制模式的平滑过渡，保证了直线感应电机在正常运行过程中的稳定。
【IPC分类】H02P21-00
【公开号】CN104539209
【申请号】CN201510046963
【发明人】刘可安, 尚敬, 梅文庆, 贾岩, 刘勇, 甘韦韦
【申请人】南车株洲电力机车研究所有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月29日