一种直线感应电机控制方法及系统技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种直线感应电机控制方法及系统
本专利技术涉及电机控制
，特别是涉及一种直线感应电机控制方法及系统。
技术介绍
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。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。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。
技术实现思路
本专利技术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；本专利技术的另一目的是提供一种直线感应电机控制系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种直线感应电机控制方法，包括：确定力矩T*、滑差频率ωs以及互感观测值对所述力矩T*、滑差频率ωs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对所述力矩T*、滑差频率ωs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判断所述互感观测值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。优选地，所述确定力矩T*、滑差频率ωs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T*；依据所述滑差频率生成指令确定滑差频率ωs。优选地，所述确定互感观测值的过程具体为：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。优选地，所述互感观测值通过以下关系式得到：其中，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；Rr：所述直线感应电机的次级电阻；L1r：次级电感L1s：初级电感；isα：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；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α轴上的分量；isβ：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。优选地，所述第一力矩电流和第一励磁电流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'r＝Lσr+Lm(1-f(Q))为所述直线感应电机的次级互感修正值；Lσr：所述直线感应电机的次级漏感；Rr：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；τp：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'r＝Rrf(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；ψrd：励磁磁链。优选地，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：所述第二力矩电流为所述第二励磁电流为其中，L'mlj：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(1-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。优选地，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。优选地，该方法还包括：检测所述直线感应电机的次级频率ωn并将所述次级频率ωn送至加法器；所述加法器将所述次级频率ωn与所述滑差频率ωs相加得到所述直线感应电机的初级频率。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种直线感应电机控制系统，包括：输入确定模块，用于确定力矩T*、滑差频率ωs；互感辨识模块，用于确定互感观测值判断所述互感观测值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ωs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无反应板控制单元，用于对所述力矩T*、滑差频率ωs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。优选地，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。本专利技术提供的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，保证了直线感应电机在正常运行过程中的稳定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直线感应电机控制方法，其特征在于，包括：确定力矩T*、滑差频率ωs以及互感观测值对所述力矩T*、滑差频率ωs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对所述力矩T*、滑差频率ωs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判断所述互感观测值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。

【技术特征摘要】
1.一种直线感应电机控制方法，其特征在于，包括：确定力矩T*、滑差频率ωs以及互感观测值对所述力矩T*、滑差频率ωs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对所述力矩T*、滑差频率ωs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判断所述互感观测值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ωs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T*；依据所述滑差频率生成指令确定滑差频率ωs。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。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：其中，为互感辨识自适应率；Kp为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；Rr：所述直线感应电机的次级电阻；L1r：次级电感L1s：初级电感；isα：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；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α轴上的分量；isβ：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'r＝Lσr+...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘可安，尚敬，梅文庆，贾岩，刘勇，甘韦韦，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43