【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力设备控制，重点阐述一种电力设备电动机构控制优化方法。
技术介绍
1、现如今，为实现智能电网，加快构建新型电力系统。如高压断路器、开关柜等电力设备大都安装了电动操作机构，其核心部件是直流电机。无刷直流电机在其中占了很大比重，但是无刷直流电机的换相转矩脉动较大，会导致分合闸抖振，造成器件损伤和位置不精确。采用神经网络、模糊控制、自适应控制等策略优化电动机构的控制方式，然而这些方法没有阐述如何解决换相转矩脉动较大带来的分合闸抖振的问题。控制关断相电流下降速度与导通相电流上升速度相等，是削弱无刷直流电机换相转矩脉动的根本方法。现有技术分别提出了pwm调制方式优化、重叠换相法、硬件升降压电路法等几大方法，这也是抑制换相转矩脉动最常用的几种方法。pwm调制方式的选择通常与占空比的大小有关，单独使用并不常见。硬件升降压电路法与电机母线电压有关，需要具体情况具体分析，而且通常会使接线更加复杂。现有的重叠换相法将换相过程中的关断相和即将导通相的反电势波形看成是理想的梯形波，将即将导通相的电压看成是直流母线电压，不能反映实际情况，且其求得的近似解并不精确，导致后续换相转矩脉动抑制效果不佳。
技术实现思路
1、本专利技术解决了现有重叠换相法模型过于理想化导致换相转矩脉动抑制效果不佳的问题，提出一种电力设备电动机构控制优化方法，考虑实际的反电势波形与端电压情况，使得关断相的电流下降速度与即将导通相的电流上升速度相同，有效地抑制换相转矩脉动。
2、为实现上述目的，提出以下技术方
3、一种电力设备电动机构控制优化方法，包括以下步骤：
4、s1，基于换相过程中的关断相和即将导通相实际端电压与反电势构建三相端电压等效模型；
5、s2，基于三相端电压等效模型得到关断相和即将导通相两相电流模型与电流变化时间；
6、s3，设定电流上升时间与电流下降时间相等，由电流模型与电流变化时间得到占空比；
7、s4，根据占空比与参考转速进行闭环时的重叠换相，根据电流变化时间进行开环时的重叠换相，抑制换相转矩脉动。
8、本专利技术使得关断相的电流下降速度与即将导通相的电流速度相同，有效抑制换相转矩脉动。本专利技术基于重叠换相法存在的问题和缺陷提出一种优化方法，针对重叠换相法的缺陷，即不再将反电势波形看成是理想的梯形波，不再将即将导通相的电压看成是端电压，而是在一个系数范围内浮动，这更加符合实际情况。在求解过程中，尽量采用表达式的精确解，仿真分析进一步验证了所提方法的优越性和合理性，能够取得较重叠换相法更好的换相转矩脉动抑制效果。
9、作为优选，所述s1具体包括以下步骤：
10、基于电机等效模型得到某一导通状态下的三相端电压方程，将实际反电势代入到三相端电压方程中，并依据实测数据设置即将导通相的端电压得到较精确的三相端电压等效模型。
11、作为优选，所述s3具体包括以下步骤：设置即将导通相的电流上升时间与即将关断相的电流下降时间相等，求得对应转速下可抑制换相转矩脉动的重叠换相时间或占空比。
12、作为优选，所述s2具体包括以下步骤：
13、对三相端电压等效模型作差得到即将导通相电流的等效方程，求解微分方程得到电流模型，得到电流上升时间与中性点电压方程，代入关断相的电压方程得到即将关断相的电流模型与电流下降时间。
14、作为优选，所述s2包括以下步骤：在求解即将导通相与关断相的电流模型以及电流变化时间的过程中，由于精确解可能包含了复杂的指数计算，对关断相电流模型与即将导通相电流模型进行简化，求得电流下降时间的近似解。
15、作为优选，以a+c-到b+c-换相为例，所述三相端电压等效模型获取过程如下，基于重叠换相法与电机实际工况，提出一种优化方法，其各相端电压的等效方程：
16、
17、其中：k是调节系数，其中：ia、ib、ic是三相绕组的相电流；ea、eb、ec是三相绕组的反电势；r是定子电阻；lδ是定子的等效电感；t代表单位时间；un是中性点电压；d是占空比；udc是直流母线的电压；
18、将实际反电势代入到各相端电压的等效方程，并设置端电压的调节参数得到三相端电压等效模型：
19、设定调节系数k1，令ea＝k1e，eb＝k1e，ec＝-e，e为参考转速对应的反电势的幅值，得到三相端电压等效模型：
20、
21、作为优选，所述调节系数k的存在以下约束：当电机处于无感控制状态时，k＝d；当电机处于双闭环控制下时，k≠1。
22、作为优选，所述s2具体包括以下步骤：
23、对三相端电压等效模型作差得到等效方程：
24、
25、根据等效方程得到关断相和即将导通相的电流模型：
26、假设换相期间ic为一恒定值，即导通时的电流幅值i；
27、关断相的电流模型：
28、
29、即将导通相的电流模型：
30、
31、作为优选，所述s2还包括以下步骤：以指数形式求解电流模型，得到即将导通相的电流上升时间与关断相的电流下降时间：
32、电流上升时间：
33、
34、关断相电流下降时间为：
35、
36、其中，e＝ken，得到：
37、
38、
39、作为优选，对三相端电压等效模型作差得到等效方程，
40、
41、得到即将导通相的电流方程：
42、
43、求取电流等效方程的解，得到即将导通相的近似电流模型：
44、
45、进而求得近似电流上升时间：
46、
47、其中，e＝ken，得到：
48、
49、为避免指数计算带来的复杂性，利用一次函数近似求得关断相的电流简化模型为：
50、关断相电流近似下降时间为：
51、
52、依据精确模型，可得开环运行时重叠换相时间为：
53、
54、采用近似计算模型，可得开环运行时重叠换相时间为：
55、
56、在开环控制时，通过设置重叠换相时间使得导通相电流上升速度与关断相电流下降速度大致相等进而抑制换相转矩脉动。
57、采用精确模型时，可得占空比d的表达式为：
58、
59、采用近似模型进行计算时，可得占空比d的表达式为：
60、
61、当闭环控制时，使用占空比进行调节，使即将导通相电流上升速度与关断相电流下降速度大致相等进而抑制换相转矩脉动，式中的ne代表参考转速。
62、本专利技术的有益效果是：本专利技术针对重叠换相法的缺陷，提出了一种优化策略，即不再将反电势波形看成是理想的梯形波，不再将即将导通相的电压看成是端电压，而是在一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述S1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述S3具体包括以下步骤：设置即将导通相的电流上升时间与即将关断相的电流下降时间相等，求得对应转速下可抑制换相转矩脉动的占空比。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述S2具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述S2包括以下步骤：在求解电流变化时间的过程中对关断相电流模型与即将导通相电流模型进行简化，求得电流下降时间的近似解。
6.根据权利要求2所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述三相端电压等效模型获取过程如下：
7.根据权利要求6所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述调节系数k的存在以下约束：当电机处于无感控制状态时，k＝D；当电机处于双闭环控制下时，k≠
8.根据权利要求4所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述S2具体包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述S2还包括以下步骤：以指数形式求解电流模型，得到即将导通相的电流上升时间与关断相的电流下降时间：
10.根据权利要求5所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，对三相端电压等效模型作差得到各相电流的等效方程，
...【技术特征摘要】
1.一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述s1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述s3具体包括以下步骤：设置即将导通相的电流上升时间与即将关断相的电流下降时间相等，求得对应转速下可抑制换相转矩脉动的占空比。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述s2具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种电力设备电动机构控制优化方法，其特征是，所述s2包括以下步骤：在求解电流变化时间的过程中对关断相电流模型与即将导通相电流模型进行简化，求得电流下降时间的近似解。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：宋开元，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司湖州供电公司，
类型：发明
国别省市：
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