一种轨道交通电机控制系统以及控制方法与流程
本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种轨道交通电机控制系统以及控制方法。
背景技术：
随着城市轨道交通的快速发展，列车的安全可靠性也在同步提升。在保证列车运行稳定性的同时，仍需采取一些应急措施来面对突发情况。当列车供电装置(受电弓、集电靴)或者供电线路等出现异常导致列车无法正常供电时，需要通过其他措施让列车运行回库检修或者运行至正常路段。目前有一种措施是利用车载蓄电池设备给列车供电，实现列车牵引动车。
传统的城轨项目供电电压等级主要有两种：1000v～1850v和500v～900v，在正常供电范围内时，电机才可以持续稳定运行。在正常情况下，在电机运行转速高于电机额定转速时，此时逆变输出电压无法再增加，保持逆变器输出电压不变，通过减弱电机磁场进行调速。但是在蓄电池牵引模式下，供电电压较低导致逆变器输出电压不足，而此时电机运行速度远远低于额定转速，无法进行传统的弱磁调节。
技术实现要素：
本发明提供了一种轨道交通电机控制系统，所述系统包括：
磁链强制调制模块，其配置为根据实时调制输出电压调节电机磁链，使得电机在低压牵引状态下强制进入弱磁状态。
在一实施例中，所述磁链强制调制模块包括：
调制电压获取单元，其配置为获取实时调制输出电压；
指令电压获取单元，其配置为获取强制调制比指令，确定指令调制电压；
调制比调节单元，其配置为根据所述实时调制输出电压以及所述指令调制电压确定磁链强制调制量。
在一实施例中，所述调制电压获取单元基于公式
计算所述实时调制输出电压us，其中，usα为调制电压在旋转坐标系α轴分量，usβ为调制电压在旋转坐标系β轴分量。
在一实施例中，所述系统还包括：
磁链调节模块，其配置为获取磁链指令，根据所述磁链指令以及所述磁链强制调制量确定磁链调制量；
转矩调节模块，其配置为获取转矩指令，根据所述转矩指令确定转矩调制量；
调制电压计算模块，其配置为根据所述磁链调制量以及所述转矩调制量计算调制电压；
空间矢量脉宽调制模块，其配置为根据所述调制电压控制逆变单元驱动所述电机。
在一实施例中：
所述系统还包括电机模型计算模块，其配置为采集所述逆变单元的中间电压以及所述电机的逆变电流，计算并输出计算磁链以及反馈转矩；
所述磁链调节模块配置为根据所述磁链指令、所述磁链强制调制量以及所述计算磁链确定所述磁链调制量；
所述转矩调节模块配置为根据所述转矩指令以及所述反馈转矩确定所述转矩调制量。
在一实施例中，所述磁链调节模块包括：
磁链指令获取模块，其配置为获取磁链指令，确定指令磁链；
磁链调节模块，其配置为根据所述指令磁链以及所述磁链强制调制量确定磁链调节中间量；
磁链反馈控制单元，其配置为根据所述计算磁链以及所述磁链调节中间量确定所述磁链调制量。
在一实施例中，所述转矩调节模块包括：
转矩指令获取模块，其配置为获取磁链指令，确定给定转矩；
转矩反馈控制单元，其配置为根据所述给定转矩以及所述反馈转矩确定所述转矩调制量。
在一实施例中：
所述系统还包括测速模块，其配置为获取所述电机的转子电角速度；
所述调制电压计算模块配置为根据所述磁链调制量、所述转矩调制量以及所述转子电角速度计算所述调制电压；
所述电机模型计算模块配置根据所述中间电压、所述逆变电流以及所述转子电角速度计算所述计算磁链以及所述反馈转矩。
本发明还提出了一种轨道交通电机控制方法，根据实时调制输出电压调节电机磁链，使得电机在低压牵引状态下强制进入弱磁状态。
在一实施例中，包括：
获取实时调制输出电压；
获取强制调制比指令，确定指令调制电压；
根据所述实时调制输出电压以及所述指令调制电压确定磁链强制调制量。
根据本发明的系统，可以在低电压状态下进行电机的弱磁调节，从而实现对电机的牵引控制；相较于现有技术，本发明的系统大大提高了电机牵引控制的可靠性以及稳定性。
本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1～图5是根据本发明不同实施例的系统结构框图；
图6是根据本发明一实施例的控制原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
随着城市轨道交通的快速发展，列车的安全可靠性也在同步提升。在保证列车运行稳定性的同时，仍需采取一些应急措施来面对突发情况。当列车供电装置(受电弓、集电靴)或者供电线路等出现异常导致列车无法正常供电时，需要通过其他措施让列车运行回库检修或者运行至正常路段。目前有一种措施是利用车载蓄电池设备给列车供电，实现列车牵引动车。
传统的城轨项目供电电压等级主要有两种：1000v～1850v和500v～900v，在正常供电范围内时，电机才可以持续稳定运行。在正常情况下，在电机运行转速高于电机额定转速时，此时逆变输出电压无法再增加，保持逆变器输出电压不变，通过减弱电机磁场进行调速。但是在蓄电池牵引模式下，供电电压较低导致逆变器输出电压不足，而此时电机运行速度远远低于额定转速，无法进行传统的弱磁调节。
针对上述问题，本发明提出了一种轨道交通电机控制方法。在一实施例中，根据实时调制输出电压调节电机磁链，使得电机在低压牵引状态下强制进入弱磁状态。
具体的，在一实施例中：
获取实时调制输出电压；
获取强制调制比指令，确定指令调制电压；
根据所述实时调制输出电压以及所述指令调制电压确定磁链强制调制量。
基于本发明的方法本发明还提出了一种轨道交通电机控制系统。如图1所示，在一实施例中，系统包括磁链强制调制模块110，其配置为根据实时调制输出电压调节电机磁链，使得电机在低压牵引状态(蓄电池牵引状态)下强制进入弱磁状态。这样，就可以实现在低电压状态下进行电机的弱磁调节，从而实现对电机的牵引控制，实现极低供电电压下电机稳定运行。相较于现有技术，本发明的系统大大提高了电机牵引控制的可靠性以及稳定性。一方面提高了正线运行车辆的可靠性，另一方面，车辆段维修库内可不设第三轨，保证了维修人员、司机及保洁人员的安全，同时可实现车场的紧急牵引，从而减少了车辆段的调车机数量，降低了维护成本。
进一步的，如图2所示，在一实施例中，磁链强制调制模块包括：
调制电压获取单元111，其配置为获取实时调制输出电压；
指令电压获取单元112，其配置为获取强制调制比指令，确定指令调制电压；
调制比调节单元113，其配置为根据实时调制输出电压以及指令调制电压确定磁链强制调制量。
进一步的，在一实施例中，调制电压获取单元111基于公式
计算实时调制输出电压us，其中，usα为调制电压在旋转坐标系α轴分量，usβ为调制电压在旋转坐标系β轴分量。
进一步的，如图3所示，在一实施例中，系统包括：
调制电压获取单元311，其配置为获取实时调制输出电压；
指令电压获取单元312，其配置为获取强制调制比指令，确定指令调制电压；
调制比调节单元313，其配置为根据实时调制输出电压以及指令调制电压确定磁链强制调制量；
磁链调节模块320，其配置为获取磁链指令，根据磁链指令以及磁链强制调制量确定磁链调制量；
转矩调节模块330，其配置为获取转矩指令，根据转矩指令确定转矩调制量；
调制电压计算模块340，其配置为根据磁链调制量以及转矩调制量计算调制电压；
空间矢量脉宽调制(svpwm)模块350，其配置为根据调制电压控制逆变单元300驱动电机。
进一步的，如图4所示，在一实施例中，系统还包括电机模型计算模块460，其配置为采集逆变单元400的中间电压以及电机的逆变电流，计算并输出计算磁链以及反馈转矩。相应的，磁链调节模块420配置为根据磁链指令、磁链强制调制量以及计算磁链确定磁链调制量；转矩调节模块430配置为根据转矩指令以及反馈转矩确定转矩调制量。
具体的，在一实施例中，磁链调节模块包括：
磁链指令获取模块，其配置为获取磁链指令，确定指令磁链；
磁链调节模块，其配置为根据指令磁链以及磁链强制调制量确定磁链调节中间量；
磁链反馈控制单元，其配置为根据计算磁链以及磁链调节中间量确定磁链调制量。
具体的，在一实施例中，转矩调节模块包括：
转矩指令获取模块，其配置为获取磁链指令，确定给定转矩；
转矩反馈控制单元，其配置为根据给定转矩以及反馈转矩确定转矩调制量。
进一步的，如图5所示，在一实施例中，系统还包括测速模块570，其配置为获取电机的转子电角速度。相应的，调制电压计算模块540配置为根据磁链调制量、转矩调制量以及转子电角速度计算调制电压；电机模型计算模块560配置根据中间电压、逆变电流以及转子电角速度计算计算磁链以及反馈转矩。
具体的，在一实施例中，系统控制原理如图6所示。图6中t*为给定转矩，tf为反馈转矩，usα为调制电压在旋转坐标系α轴分量，usβ为调制电压在旋转坐标系β轴分量，us为计算调制电压，
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
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