【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力机车，具体而言，尤其涉及一种电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法。
技术介绍
1、相对于异步电机，永磁同步电机具有功率密度大、效率高等优点，在轨道交通领域，有替代异步电机的趋势。为了实现电力机车变流器轻量化、低成本化，需要取消传统牵引系统中的lc吸收电路，轨道交通变流器采用单相pwm整流器为逆变器提供直流电源，这将为直流电压带来2倍于电网频率的脉动。直流电压的脉动会引起逆变器的拍频现象，尤其电机在100hz附近运行时，将导致电机转矩较大脉动，甚至烧坏电机。一般从硬件或软件上减弱电机的拍频现象，硬件上需要增大支撑电容的容值，但与此同时增加了变流器的空间和成本，因此，需要从软件控制算法上对拍频现象进行抑制。
2、现有技术中的一种方法，如图1所示，采用闭环频率补偿的算法进行拍频抑制。为了消除拍频带来的转矩脉动分量，首先通过广义积分器提取d、q轴的拍频电流，将谐振控制器g(s)的输入参考值设为零，反馈值设为iq2-kid2实现对电流分量iq2-kid2的最小值控制。当iq2-kid2为0时即消除了直流电压波动带来的电机转矩脉动。其存在的缺点如下：1、k的选择依赖电机参数，影响控制系统的拍频抑制效果。2、谐振控制器的输出补偿发波频率，对于永磁电机控制系统来说，发波频率的补偿不准确时容易导致控制系统的震荡，拍频抑制效果不理想。
3、现有技术中的另一种方法，如图2所示，将采集的三相电机电流变换至d、q轴电流，通过电流控制器生成参考电压，应用准pr控制器直接对d、q轴电流中的电网二倍频波动进行抑制，将电流控
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，以解决现有方法拍频抑制效果、控制精度较低的技术问题。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，包括如下步骤：
4、s1、实时采样电机三相电流，将电机三相电流通过park变换得到d轴电流和q轴电流；
5、s2、将d轴电流和q轴电流减去基波电流后通过矢量控制区处理获得拍频电流；
6、s3、通过离散比例谐振控制器调整d电压和q轴电压以控制拍频电流的幅值为0。
7、进一步地，s1具体步骤如下：
8、忽略拍频电压高频部分产生的电流，将电机三相频拍电流表示如下：
9、
10、其中，ia1、ib1、ic1分别为电机三相拍频电流，δudc为直流电压脉动幅值，a为系数，ω为电网频率，ωe为电机基波频率，z1为电机阻抗；
11、将三相拍频电流变换至d、q轴坐标系：
12、
13、
14、其中，id1为d轴拍频电流，iq1为q轴拍频电流，i为拍频电流幅值；
15、得出拍频电流在d、q轴坐标系下为2倍网压频率，约为100hz；因此拍频电压在d、q轴坐标系下也约为100hz；
16、综上，将100hz附近的拍频电流控制为0即可实现拍频现象的抑制。
17、进一步地，s2中，矢量控制区利用低通滤波器和带通滤波器经过运算处理提取不受负载突变影响的d轴电流和q轴电流，具体包括如下步骤：
18、将d轴电流和q轴电流经过低通滤波器处理获取基波电流；
19、d轴电流和q轴电流与基波电流作差得到区别于负载突变的电流高频分量；
20、将高频分量电流信号经过带宽为10hz的100hz带通滤波器处理，过滤掉开关频率及噪声引起的高频分量，获得拍频电流。
21、进一步地，s3中，所述离散比例谐振控制器基于拍频电流100hz脉动的特性进行设计，设计步骤如下：
22、准pr控制器为：
23、
24、其中，kp为控制器的比例系数，kr为控制器的谐振系数，ωc为截止角频率，ω为谐振角频率，ω＝2π*100；
25、采用零阶保持器法对控制器s函数进行离散化，即
26、
27、完成对pr控制器的离散化设计。
28、进一步地，s3中，通过离散比例谐振控制器调整d电压和q轴电压的具体步骤如下：
29、离散准pr控制器的输出作为补偿电压施加到永磁牵引系统电流控制输出电压和从而生成矢量控制的输出电压ud1和uq1，以此达到抑制拍频电流的目的；
30、电机高转速运行的弱磁区采用进行单轴电流控制，只对q轴电流进行控制，q轴电流环输出为与umax进行限制计算后得到实现电机电流及转矩的控制；
31、采用与矢量区相同的方式进行q轴拍频电流的提取，此时q轴pr控制器的输出为δud，施加至生成ud2对q轴高频电流进行控制，与umax进行限制计算后得到uq2，从而实现弱磁控制区的拍频电流抑制；
32、弱磁区拍频电流抑制原理如下：将提取的q轴拍频电流作为拍频控制器的输入，拍频控制器的输出对电流环输出电压进行实时补偿，调整单轴电流控制输出电压，抑制拍频电流；
33、矢量控制和弱磁控制采用设计的切换算法进行电压电流的平滑切换；
34、切换算法步骤如下：矢量控制切换至弱磁控制时，保存切换前的ud1、uq1，按照比例关系逐渐过渡至弱磁控制的ud2、uq2；弱磁控制切换至矢量控制时，同样保存切换前的ud2、uq2，电流环初始值赋值为切换时刻的ud2、uq2，由电流控制器输出ud1、uq1，生成最终调制所需的ud和uq，实现电压的平滑切换，保证切换过程电流无冲击。
35、本专利技术还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行上述任一项电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法。
36、本专利技术还提供了一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器通过所述计算机程序运行执行上述任一项电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法。
37、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
38、本专利技术专门针对不含lc吸收电路的电力机车永磁同步电机牵引系统的拍频抑制，以拍频电流等于0为控制目的，根据实际d、q轴拍频电流大小对参考电压进行补偿调节，实现了拍频电流的抑制，控制方法简单，容易实现。此方案的应用，减小了电机在2倍工网频率附近运行的电流及转矩脉动，提高系统稳定性，为实现电力机车牵引变流器的轻量化设计提供有力支撑。
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1.一种电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，其特征在于，S1具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，其特征在于，S2中，矢量控制区利用低通滤波器和带通滤波器经过运算处理提取不受负载突变影响的d轴电流和q轴电流，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，其特征在于，S3中，所述离散比例谐振控制器基于拍频电流100Hz脉动的特性进行设计，设计步骤如下：
5.根据权利要求4所述的电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，其特征在于，S3中，通过离散比例谐振控制器调整d电压和q轴电压的具体步骤如下：
6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行所述权利要求1至5中任一项权利要求所述的电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法。
7.一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器通过
...【技术特征摘要】
1.一种电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，其特征在于，s1具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，其特征在于，s2中，矢量控制区利用低通滤波器和带通滤波器经过运算处理提取不受负载突变影响的d轴电流和q轴电流，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的电力机车永磁牵引系统拍频抑制方法，其特征在于，s3中，所述离散比例谐振控制器基于拍频电流100hz脉动的特性进行设计，设计步骤如下：
【专利技术属性】
技术研发人员：马志军，王乃福，王雪迪，黄凯，徐文婧，周鹏，汪盼盼，
申请(专利权)人：中车大连电力牵引研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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