一种牵引用直线感应电机制动控制方法
【专利摘要】一种牵引用直线感应电机制动控制方法，其步骤为：（1）在接收到制动指令后，得到此时牵引直线感应电机实际的供电频率f和供电转差率s；（2）获得车辆此时需要的制动减速度，并依据制动减速度、直线感应电机工作气隙等实时变化信息，得到对应的牵引直线感应电机所需要的最佳供电频率f2、对应的最佳供电转差频率sf2值；（3）调整直线感应电机实际供电频率f1，使满足：f1=f2且f1≥fmin，如一直满足式f1≥fmin，则按此阶段继续电制动；否则，转入步骤（4）；（4）当直线感应电机实际供电频率f1满足：f1<fmin时，调整电机供电频率，使电机实际供电频率f1=fmin，达到产生电机电制动力的目的。本发明具有控制方便、能够节省列车运行能耗、抑制电机法向力波动、减少车辆机械制动刹车片磨损等优点。
【专利说明】—种牵引用直线感应电机制动控制方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及到车辆牵引【技术领域】，特指一种用于车辆牵引的直线感应电机的制动控制方法，尤其适用于采用直线感应电机牵引的中低速磁浮列车领域。
【背景技术】
[0002]直线感应电机，也称直线异步电机、直线异步电动机、直线感应电动机、牵引直线感应电机等等；其中直线，有时也称线性，如线性感应电机。目前，直线感应电机已被作为牵引动力广泛应用于各种车辆领域，例如:中低速磁浮列车领域；磁浮列车也称为磁悬浮列车、磁浮车辆、磁浮交通等。
[0003]磁浮列车作为一种有着广泛应用前景的未来绿色交通工具，越来越引起人们的关注。按速度划分，磁浮列车分为高速和中低速磁浮列车，其中中低速磁浮列车是指速度(150km/h,尤其适用于城市或城郊的交通工具。
[0004]中低速磁浮列车一般均是采用U型悬浮电磁铁悬浮车体、直线感应电机牵引方式。直线感应电机初级安装于车体上，通过初级三相绕组施加三相电流，产生沿轨道方向运动的行波磁场，该磁场在轨道次级感应板上感应涡流，次级涡流磁场与初级产生的行波磁场相互作用，产生列车所需要的电制动力。
[0005]作为磁浮列车牵引用的直线感应电机，在产生列车电制动力的同时，会产生车辆与轨道之间的法向作用力，该法向力对车辆悬浮是一种附加的干扰力，故此，怎样在保证列车电制动力大小的同时，抑制电机的法向力，是磁浮列车用直线感应电机电制动控制的关键。
[0006]磁浮列车在正常运行过程中，存在一定的上下波动，从而引起直线感应电机工作气隙的不断变化；实际测试表明，这种波动通常达到3mm。故此，现有磁浮列车牵引直线感应电机控制中，采用传统恒气隙工作的旋转感应电机控制方法，控制误差大，一方面导致电机自身电制动能力没有发挥出来，列车在制动过程中，过多依赖机械制动，造成机械刹车片磨损快，需要更换刹车片的时间周期短；另一方面不能得到准确的控制效果，电机法向力对车辆的稳定悬浮干扰大。
[0007]有从业者提出“一种中低速磁悬浮列车制动控制方法及装置”(申请公布号:CN103241135A)提出了一种通过调整列车悬浮间隙来调节电制动力的控制方法，该方法由于悬浮间隙需要不断调整，而考虑列车是由多个悬浮电磁铁支撑，由于车辆的动态上下波动，其悬浮气隙也不断变化，故此通过调整悬浮气隙来满足电制动力要求在实际中很难做到；同时由于不考虑气隙变化对电机参数的影响，也会对车辆稳定悬浮造成负面影响。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种控制方便、能够节省列车运行能耗、抑制电机法向力波动、有利于车辆稳定悬浮、减少车辆机械制动刹车片磨损的牵引用直线感应电机制动控制方法。[0009]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
[0010]一种牵引用直线感应电机制动控制方法，其步骤为:
[0011](I)在车辆运行控制系统接收到制动指令后，得到此时牵引直线感应电机实际的供电频率f和供电转差率S ;
[0012](2)收集车辆运行速度、运行位置，以及电机工作气隙、工作电压、工作电流等实时变化信息，通过仿真模块计算得到电机最优供电频率4、对应的最佳供电转差频率Sf2值以及车辆需要的制动减速度；
[0013](3)调整直线感应电机实际供电频率f1;使满足4=?且≥fmin，式中fmin为预先设定的电机实际供电最小频率基值；在制动过程中，车辆速度不断降低，如一直满足式ASfmin，则按此阶段继续电制动；即:由列车运行位置检测，得到列车需要的制动减速度预设要求值，并判断车辆是否满足此时需要的制动减速度要求，如果满足，则维持现状；如果不满足，则增大电机供电电流，直至满足需要的制动减速度要求；否则，转入步骤(4)进行电制动控制；
[0014](4)当直线感应电机实际供电频率满足=Mfmin时，调整电机供电频率，使电机实际供电频率f^f—，此时通过改变输出电机三相电流相序，达到产生电机电制动力的目的；在直线感应电机实际供电频率4等于fmin情况下，判断车辆是否满足此时需要的制动减速度要求，如果满足，则维持现状；如果不满足，则增大直线感应电机供电电流，直至电机供电电流达到限定的最大值。
[0015]作为本发明的进一步改进:在步骤(3)中，电制动控制可以执行以下流程:
[0016](3.1)列车速度较高，根据检测得到的列车运动速度逐步减小牵引逆变器输出频率，使行波磁场速度小于列车运行速度，即V(I〈V，此时电机的转差率s〈0 ；
[0017](3.2)选择:
[0018]
【权利要求】
1.一种牵引用直线感应电机制动控制方法，其特征在于，步骤为: (1)在车辆运行控制系统接收到制动指令后，得到此时牵引直线感应电机实际的供电频率f和供电转差率S ; (2)收集车辆运行速度、运行位置，以及电机工作气隙、工作电压、工作电流实时变化信息，计算得到电机最优供电频率f2、对应的最佳供电转差频率Sf2值以及车辆需要的制动减速度； (3)调整直线感应电机实际供电频率，使满足4=&且4^ fmin，式中fmin为预先设定的电机实际供电最小频率基值；在制动过程中，车辆速度不断降低，如一直满足式4 ^ fmin，则按此阶段继续电制动；即:由列车运行位置检测，得到列车需要的制动减速度预设要求值，并判断车辆是否满足此时需要的制动减速度要求，如果满足，则维持现状；如果不满足，则增大电机供电电流，直至满足需要的制动减速度要求；否则，转入步骤(4)进行电制动控制； (4)当直线感应电机实际供电频率满足=^fmin时，调整电机供电频率，使电机实际供电频率，此时通过改变输出电机三相电流相序，达到产生电机电制动力的目的；在直线感应电机实际供电频率等于fmin情况下，判断车辆是否满足此时需要的制动减速度要求，如果满足，则维持现状；如果不满足，则增大直线感应电机供电电流，直至电机供电电流达到限定的最大值。
2.根据权利要求1所述的牵引用直线感应电机制动控制方法，其特征在于，在步骤(3)中，电制动控制可以执行以下流程: (3.1)列车速度较高，根据检测得到的列车运动速度逐步减小牵引逆变器输出频率，使行波磁场速度小于列车运行速度，即V(I〈V，此时电机的转差率s〈0 ； (3.2)选择:
f=f0+kv 式中k为常数，f0为预设频率基值；从而:
3.根据权利要求1或2所述的牵引用直线感应电机制动控制方法，其特征在于，在所述步骤(1)中是通过车载采样模块，收集车辆运行速度、运行位置，以及直线感应电机工作气隙、工作电压、工作电流的实时信息，用来计算得到此时牵引直线感应电机需要的最佳供电频率f2和最佳转差频率Sf2。
4.根据权利要求1或2所述的牵引用直线感应电机制动控制方法，其特征在于，在所述步骤(2)中是借助仿真模块来获得车辆此时需要的制动减速度，以及牵引直线感应电机需要的最佳供电频率f2和最佳转差频率Sf2。
【文档编号】B60L7/26GK103895520SQ201410116731
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】刘少克, 李 杰, 龙志强, 吴峻, 曾欣欣 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学