CN101316093A - 一种直线感应电机恒转差频率矢量控制方法及系统 - Google Patents

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本发明公开了一种直线感应电机恒转差频率矢量控制方法,所述方法包括:检测直线感应电机转子转速,结合给定转差频率电角速度Wsl,计算转子磁链空间位置角度θs;由所述转子磁链空间位置角度θs和所述给定转差频率电角速度Wsl,结合给定的转矩T和转子时间常数Tr,计算励磁电压Usm和转矩电压Ust;脉冲调制所述励磁电压Usm和转矩电压Ust、以及电源输出的直流电压,生成调制脉冲;根据所述调制脉冲,将电源输出的直流电压转化为交流电,供给直线感应电机。本发明还公开了一种直线感应电机恒转差频率矢量控制系统。采用本发明所述直线感应电机恒转差频率矢量控制方法及系统,能够实现直线感应电机的恒转差频率矢量控制。

Description

一种直线感应电机恒转差频率矢量控制方法及系统技术领域本发明涉及电机矢量控制领域,特别是涉及一种直线感应电机恒转差频率 矢量控制方法及系统。 背景技术一般电动机工作时都是旋转的。用旋转的电机驱动的交通工具(比如电动 机车和城市中的电车等)做直线运动时,需要在所述旋转电机中增加把旋转运 动变为直线运动的一套装置,组成直线运动驱动装置。近年来,随着自动控制技术和微型计算机的高速发展,对各类自动控制系 统的定位精度提出了更高的要求,在这种情况下,传统的旋转电机加上一套变 换机构组成的直线运动驱动装置,已经远不能满足现代控制系统的要求。为此, 近年来世界许多国家都在研究、发展和应用直线感应电机,使得直线感应电机 的应用领域越来越广。直线感应电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种变形,它可以看作是 一台旋转电机沿其径向剖开,然后拉平演变而成。在直线感应电机中,相当于旋转电机定子的,叫初级;相当于旋转电机转子的,叫次级。初级中通以交流, 次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。参见图1,为现有技术中直线感应电机电流矢量控制系统结构图。所述直线感应电机电流矢量控制系统具体包括:给定单元11、频率控制 单元12、电流控制单元13、脉冲调制单元14以及逆变单元15。所述给定单元11,包括转矩给定单元111和转子时间常数给定单元112。 所述转矩给定单元111和转子时间常数给定单元112,分别用于提供所述直线 感应电机16的给定转矩T和给定转子时间常数Tr。所述电流控制单元13,包括"险测电流获取单元131、给定电流获取单元 132、第一减法单元133、第二减法单元134以及PI调节单元135。所述给定电流获取单元132接收所述给定单元11给定的转矩T和转子时 间常数Tr,计算得到励-磁电流给定值Im—ref和转矩电流给定值It—ref。所述励磁电流给定值Im_ref和转矩电流给定值It—ref由如下公式计算得到:<formula>formula see original document page 6</formula> ( 1 )<formula>formula see original document page 6</formula>(2) 其中,MFn为转子磁链给定值;Lr为电机转子电感系数;Pn为极对数;Lm为电才几互感系凄t。所述检测电流获取单元131,检测得到供给所述直线感应电机16的定子电流检测值,结合接收自所述频率控制单元12的转子磁链空间位置角度0s,将所述定子电流检测值分解为励》兹电流纟企测值Im—act和转矩电流4企测值It—act-所述第一减法单元133的正输入端接收所述励》兹电流给定值Im—ref,负输 入端接收所述励磁电流检测值Im—act,其输出端输出二者差值至所述PI调节 单元135。所述第二减法单元134的正输入端接收所述转矩电流给定值It—ref,负输 入端接收所述转矩电流^r测值It—act,其输出端输出二者差值至所述PI调节单 元135。所述PI调节单元135,用于分别接收所述第一减法单元133和所述第二 减法单元134输出的差值,并分别对所述差值进行PI调节,得到励磁电压Usm 和转矩电压Ust。所述频率控制单元12,包括转差频率电角速度获取单元121、机械角速度 获取单元122、定子频率电角度获取单元123以及转子磁链空间位置角度获取 单元124。所述转差频率电角速度获取单元121接收所述转子时间常数给定单元11输出的给定转子时间常数Tr、和所述电流控制单元13输出的励磁电流检测值Im—act和转矩电流检测值It—act,计算得到转差频率电角速度Wsl。所述转差频率电角速度Wsl通过如下公式计算得到:<formula>formula see original document page 6</formula>( 3 ) 此时有:<formula>formula see original document page 6</formula>所述机械角速度获取单元122,检测得到直线感应电机16的转子转速, 并转化为机械角速度Wr。所述定子频率电角度获取单元123,将所述机械角速度Wr乘以极对数Pn, 再与所述转差频率电角速度Wsl相加,得到定子频率电角度Ws。所述转子磁链空间位置角度获取单元124,对所述定子频率电角度Ws积分,得到转子磁链空间位置角度es。所述脉冲调制单元14,包括电压坐标转换单元141、 PWM脉冲调制单元142。所述电压坐标转换单元141根据所述转子石兹链空间位置角度es将所述转矩电压Usm和励磁电压Ust转化为静止两相坐标系上的控制电压量Usa和 Usb。所述PWM脉冲调制单元142,对所述控制电压量Usa和Usb进行脉冲调 制,生成调制脉沖。所述逆变单元15,才艮据所述调制脉沖,将电源母线输出的直流电压转化 为交流电,输出至直线感应电才几16。现有技术中所述直线感应电机电流矢量控制系统,所述转差频率电角速度 Wsl由励磁电流检测值Im—act和转矩电流检测值It—act、以及给定转子时间常 数Tr计算得到。在直线感应电机矢量控制中,励磁电流检测值Im—act是保持 不变的,转矩电流检测值It—act随给定转矩T的变化而变化。因而转差频率电 角速度Wsl也会随给定转矩T的变化而变化,无法保持恒定。用于磁悬浮列车的直线感应电机系统存在一个最优的转差频率电角速度 值,只有运行在所述最优转差频率电角速度值上,才能保证直线感应电机产生 的推力较大且法向力在预定允许的范围内波动,使系统正常运行。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种直线感应电机恒转差频率矢量控 制方法及系统,以实现直线感应电机的恒转差频率矢量控制。本发明提供了一种直线感应电机恒转差频率矢量控制方法,所述方法包 括:检测直线感应电机转子转速,结合给定转差频率电角速度Wsl,计算转子 磁链空间位置角度0s;由所述转子磁链空间位置角度es和所述给定转差频率 电角速度Wsl,结合给定的转矩T和转子时间常数Tr,计算励磁电压Usm和 转矩电压Ust;脉冲调制所述励磁电压Usm和转矩电压Ust、以及电源输出的直流电压,生成调制脉冲;根据所述调制脉沖,将电源输出的直流电压转化为 交流电,供给直线感应电才几。其中,计算励磁电压Usm和转矩电压Ust具体包括:由给定转差频率电 角速度Wsl,结合给定的转矩T和转子时间常数Tr,计算励磁电流给定值Im一ref 和转矩电流给定值It—ref;利用所述转子磁链空间位置角度0s,分解定子电流 检测值为励磁电流检测值Im—act和转矩电流检测值It一act;分别用所述励磁电 流给定值Im—ref和转矩电流给定值It—ref减去所述励,兹电流纟企测值Im一act和 转矩电流^r测值It—act,得到的差值经过PI调节,得到励磁电压Usm和转矩 电压Ust。其中,所述励磁电流给定值Im—ref和转矩电流给定值It_ref按如下计算方 式获得:其中,Lr为电机转子电感系数;Pn为极对数;Lm为电机互感系数。其中,所述给定转差频率电角速度Wsl为预设最优值;在结合给定转差频 率电角速度Wsl,计算转子磁链空间位置角度0s之前进一步包括:根据机车 运行工况确定所述给定转差频率电角速度Wsl取正或取负。其中,检测直线感应电机转子转速,结合给定转差频率电角速度Wsl,计 算转子磁链空间位置角度0s,具体包括:检测直线感应电机转子转速,转化 为机械角速度Wr;将所述机械角速度Wr乘以极对数Pn,再与所述给定转差 频率电角速度Wsl相加,得到定子频率电角度Ws;对所述定子频率电角度 Ws积分,得到转子;兹链空间位置角度9s。其中,在脉冲调制所述励》兹电压Usm和转矩电压Ust、以及电源输出的直 流电压之前,进一步包括:利用所述转子磁链空间位置角度es,对所述励磁 电压Usm和转矩电压Ust坐标变换,将》定转坐标系的励/磁电压Usm和转矩电 压Ust转换到静止坐标系。本发明还提供了 一种直线感应电机恒转差频率矢量控制系统,所述系统包 括:给定单元,用于给定直线感应电机转差频率电角速度Wsl、转矩T和转子TxLrxWslxTr时间常数Tr;频率控制单元,用于检测直线感应电机转子转速,结合给定单 元给定的所述转差频率电角速度Wsl,计算转子磁链空间位置角度0s;电流控 制单元,用于由所述频率控制单元输出的转子磁链空间位置角度es,结合所 述给定单元给定的转差频率电角速度Wsl、转矩T和转子时间常数Tr,计算 得到励磁电压Usm和转矩电压Ust;脉冲调制单元,用于脉冲调制所述电流控 制单元输出的励磁电压Usm和转矩电压Ust、以及电源输出的直流电压,生成 调制脉冲;逆变单元,用于根据所述脉沖调制单元生成的调制脉冲,将电源输 出的直流电压转化为交流电,供给直线感应电机。其中,所述电流控制单元包括给定电流获取单元、^r测电流获取单元、第 一减法单元、第二减法单元和PI调节单元;其中:所述给定电流获取单元, 用于由所述给定单元给定的转差频率电角速度Wsl、转矩T和转子时间常数 Tr,计算励磁电流给定值Im一ref和转矩电流给定值It—ref;所述检测电流获取 单元,用于利用所述频率控制单元输出的转子磁链空间位置角度0s,分解定 子电流检测值为励磁电流检测值Im—act和转矩电流检测值It_act;所述第一减 法单元的正输入端接收所述励》兹电流给定值Im—ref,负输入端接收所述励磁电 流检测值Im—act,其输出端输出二者差值至所述PI调节单元;所述第二减法 单元的正输入端接收所述转矩电流给定值It一ref,负输入端接收所述转矩电流 检测值It一act,其输出端输出二者差值至所述PI调节单元;所述PI调节单元, 用于对所述第一减法单元和所述第二减法单元输出的差值分别进行PI调节, 得到励》兹电压Usm和转矩电压Ust。其中,所述给定电流获取单元按如下计算方式获得励磁电流给定值Im一ref 和转矩电流给定值It—ref:
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中,Lr为电机转子电感系数;Pn为极对数;Lm为电机互感系数。 其中,所述系统进一步包括:转差频率正负确定单元,用于才艮据电力机车 运行工况确定所述给定单元给定的转差频率电角速度Wsl取正或取负。 与现有技术相比,本发明具有以下优点:现有技术所述直线感应电机电流矢量控制方法及系统中,所述转差频率电角速度Wsl是由励磁电流检测值Im—act和转矩电流的检测值It_act计算得到 的。而本发明实施例所述直线感应电机恒转差频率矢量控制方法及系统中,所 述转差频率电角速度Wsl由给定单元给定,其绝对值保持恒定不变,能够满足 用于磁悬浮列车的直线感应电机系统保持最优转差频率电角速度的要求。同时,在对所述定子频率电角度Ws积分得到转子磁链空间位置角度0s 时,角度积分的平滑性只与机械角速度Wr有关。在实际计算中,所述机械角 速度Wr的计算是非常准确的,而且所述机械角速度Wr的变化非常緩慢。由 此,本发明实施例所述直线感应电机恒转差频率矢量控制方法及系统的磁链定 向角度非常光滑、平稳和准确。 附图说明图1,为现有技术中直线感应电机电流矢量控制系统结构图;图2,为本发明实施例所述直线感应电机恒转差频率矢量控制方法流程图;图3,为本发明实施例所述直线感应电机恒转差频率矢量控制系统结构图;图4,为图3所示直线感应电机恒转差频率矢量控制系统一种具体实施方式结构图。 具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。参照图2,为本发明实施例所述直线感应电机恒转差频率矢量控制方法流 程图。所述直线感应电机恒转差频率矢量控制方法包括以下步骤:步骤S10:检测所述直线感应电机的转子转速,结合给定转差频率电角速度Wsl,计算转子磁链空间位置角度0s。步骤S10所述计算转子磁链空间位置角度es具体包括以下步骤:步骤S101:检测所述直线感应电机的转子转速,并将所述转子转速值转化为才几械角速度Wr。步骤S102:将所述机械角速度Wr乘以极对数Pn得到转子旋转电角速度,再将所述转子旋转电角速度与给定的直线感应电机转差频率电角速度Wsl相力口,得到定子频率电角度Ws。
Ws = Pn x Wr + Wsl ( 5 )
其中,Pn为极对数。
传统的电流矢量控制方法中,所述转差频率电角速度Wsl是由励磁电流、 转矩电流以及转子时间常数决定的,见公式(4)。
WslJt —ac^ T + (4) /Trxlm_act
本发明实施例中,为了实现直线感应电机的恒转差频率矢量控制,所述转 差频率电角速度Wsl预先给定,其绝对值保持恒定不变,能够满足用于磁悬浮 列车的直线感应电机系统保持最优转差频率电角速度的要求。
在实际应用中,根据电力机车运行工况(牵引或制动、向前或向后等各种 情况组合)的不同,与所述转子旋转电角速度相加的所述转差频率电角速度 Wsl有正有负,其绝对值保持恒定不变。
所述给定转差频率电角速度Wsl可以为预:&最优值,在将给定转差频率电 角速度Wsl与所述转子旋转电角速度相加之前,进一步包括:
根据电力机车运行工况确定所述给定转差频率电角速度Wsl取正或取负。
步骤S103:对所述定子频率电角度Ws积分,得到转子磁链空间位置角
度es。
步骤S20:由步骤S10计算得到的所述转子磁链空间位置角度0s和所述 给定转差频率电角速度Wsl,结合给定的转矩T和转子时间常数Tr,计算励 不兹电压Usm和转矩电压Ust。
步骤S20所述计算励^磁电压Usm和转矩电压Ust具体包括以下步骤:
步骤S201:根据给定的转差频率电角速度Wsl、给定转矩T和给定转子 时间常数Tr,计算所述励磁电流给定值Im_ref和转矩电流给定值It—ref。
由现有技术中的公式(1)、 (2)和(3)推导本发明实施例所述励磁电流
给定值Im—ref和转矩电流给定值It—ref的计算方法:
<formula>formula see original document page 11</formula> ( 1 )
<formula>formula see original document page 11</formula>(2) 其中,MFn为转子磁链给定值;Lr为电机转子电感系数;Pn为极对数; Lm为电4几互感系数。 由公式(3)可得:<formula>formula see original document page 12</formula> (6)
即为:
<formula>formula see original document page 12</formula>(7)
由公式(2)和(4)可得:
<formula>formula see original document page 12</formula>(8)
由公式(3)和(5)可得:
<formula>formula see original document page 12</formula>(9)
由公式(4 )可得:
<formula>formula see original document page 12</formula>(10)
由此,得到所述励磁电流给定值Im—ref和转矩电流给定值It—ref。
步骤S202:检测直线感应电机定子电流检测值,利用所述转子磁链空间
位置角度es,将所述定子电流检测值分解为励磁电流检测值Im—act和转矩电
流冲佥测值It—act。
所述定子电流;险测值表示为(la, Ib)。
将所述定子电流检测值分解为励磁电流检测值Im一act和转矩电流检测值 It—act,由如下公式计算得到:
<formula>formula see original document page 12</formula>(11)
通过上式计算得出励磁电流检测值Im—act和转矩电流检测值It—act。
步骤S203:分别用所述励磁电流检测值Im—act和所述转矩电流检测值 It—act减去所述励磁电流给定值Im—ref和所述转矩电流给定值It—ref,并将得 到的差值通过PI调节,得到励磁电压Usm和转矩电压Ust。
步骤30:对步骤S20计算得到的所述励磁电压Usm和转矩电压Ust、以 及电源输出的直流电压进行脉冲调制,生成调制脉冲。
步骤S30具体包括以下步骤:
步骤S301:利用所述转子磁链空间位置角度es,对所述励磁电压Usm和 转矩电压Ust进行电压坐标变换,将旋转坐标系的励磁电压Usm和转矩电压 Ust转换到静止坐标系。励磁电压Usm和转矩电压Ust代表d - q旋转坐标系中的电压量,利用所 述转子磁链空间位置角度0s,将所述励一磁电压Usm和转矩电压Ust分别转化 为代表静止两相坐标系a - P坐标轴上的电压Usa和Usb。
上述转化通过如下公式得到:
<formula>formula see original document page 13</formula>(12)
步骤S302:对所述静止坐标系的控制电压Usa和Usb、以及电源母线输 出的直流电压,进行PWM脉沖调制,生成调制脉沖。
步骤S40:根据步骤S30得到的所述调制脉冲,将所述电源母线输出的直 流电压转化为交流电,供给直线感应电机。
现有技术所述直线感应电机电流矢量控制系统中,所述转差频率电角速度 Wsl是由励磁电流检测值Im—act和转矩电流的4全测值It—act计算得到的。而本 发明实施例所述直线感应电机恒转差频率矢量控制方法中,所述转差频率电角 速度Wsl预先给定,其绝对值保持恒定不变,能够满足用于磁悬浮列车的直线 感应电机系统保持最优转差频率电角速度的要求。
同时,在对所述定子频率电角度Ws积分得到转子》兹链空间位置角度信号 0s时,角度积分的平滑性只与机械角速度Wr有关。在实际计算中,所述机械 角速度Wr的计算是非常准确的,而且所述机械角速度Wr的变化非常緩慢。 由此,本发明实施例所述直线感应电机恒转差频率矢量控制方法的磁链定向角 度非常光滑、平稳和准确。
参见图3和图4,图3为本发明实施例所述直线感应电机恒转差频率矢量 控制系统结构图;图4为图3所示直线感应电机恒转差频率矢量控制系统一种 具体实施方式结构图。
所述直线感应电机恒转差频率矢量控制系统具体包括:给定单元22、频 率控制单元23、电流控制单元24、脉冲调制单元25以及逆变单元26。
给定单元22,用于预先给定所述直线感应电机21的转差频率电角速度 Wsl、转矩T和转子时间常数Tr。
所述频率控制单元23,与所述给定单元22相连,接收所述给定单元22 输出的给定转差频率电角速度Wsl。
所述频率控制单元23,与所述直线感应电机21相连,检测直线感应电机21转子转速,结合所述给定单元22给定的转差频率电角速度Wsl,计算得到
直线感应电机22的转子磁链空间位置角度0s,并将所述转子磁链空间位置角 度9s发送给电流控制单元24和脉沖调制单元25。
所述电流控制单元24,与所述给定单元22相连,接收所述给定单元22 输出的给定转差频率电角速度Wsl、给定转矩T和给定转子时间常数Tr。
所述电流控制单元24,利用所述频率控制单元23输出的转子,兹链空间位 置角度0s,结合所述给定单元22给定的转差频率电角速度Wsl、转矩T和转 子时间常数Tr,计算得到励磁电压Usm和转矩电压Ust,发送给所述脉沖调 制单元25。
所述脉冲调制单元25,对励》兹电压Usm和转矩电压Ust、以及电源母线 输出端的直流电压,进行脉冲调制,生成调制脉沖。
所述逆变单元21,根据所述调制脉冲,将电源母线输出端的直流电压转 化为交流电,供给直线感应电机21。
本发明实施例所述直线感应电机恒转差频率矢量控制系统中,所述转差频 率电角速度Wsl由所述给定单元22预先给定,其绝对值保持恒定不变,能够 满足用于磁悬浮列车的直线感应电机系统保持最优转差频率电角速度的要求。
参照图4,所述给定单元22,包括转差频率电角速度给定单元221、转矩 给定单元222和转子时间常数给定单元223,分别用于预先给定所述直线感应 电机21的转差频率电角速度Wsl、转矩T和转子时间常数Tr。
本发明实施例中,为了实现直线感应电机的恒转差频率矢量控制,所述转 差频率电角速度Wsl由所述转差频率电角速度给定单元221预先给定,其绝对 值保持恒定不变,能够满足用于磁悬浮列车的直线感应电机系统保持最优转差 频率电角速度的要求。
在实际应用中,根据电力机车运行工况(牵引或制动、向前或向后等各种 情况组合)的不同,与所述转子旋转电角速度相加的所述转差频率电角速度 Wsl有正有负,其绝对值保持恒定不变。
所述转差频率电角速度给定单元221给定所述转差频率电角速度Wsl可以 为预设最优值。此时,在将所述给定转差频率电角速度Wsl发送给所述频率控 制单元23之前,进一步包括:转差频率正负确定单元27,(图中未示出),用于根据电力机车运行工况
确定所述转差频率电角速度给定单元221给定的转差频率电角速度Wsl取正或取负。
参照图4,所述频率控制单元23具体包括:机械角速度获取单元231、定 子频率电角度获取单元232以及转子磁链空间位置角度获取单元233。
所述机械角速度获取单元231,与所述直线感应电机21相连,4全测直线 感应电机21的转子转速,并将所述转子转速值转化为机械角速度Wr。
所述定子频率电角度获取单元232,将所述机械角速度获取单元231输出 的机械角速度Wr乘以极对数Pn,得到转子旋转电角速度,再将所述转子旋转 电角速度与给定单元22给定的转差频率电角速度Wsl相加,得到定子频率电 角度Ws。
所述转子磁链空间位置角度获取单元233,通过对所述定子频率电角度获 取单元232得到的所述定子频率电角度Ws积分,得到转子磁链空间位置角度 0s,并将所述转子磁链空间位置角度0s发送给电流控制单元24和脉冲调制单 元25。
本发明实施例中,所述转差频率电角速度Wsl由所述转差频率电角速度给 定单元22给定,保持恒定不变。因此,在对所述定子频率电角度Ws积分, 得到转子磁链空间位置角度信号6s时,角度积分的平滑性只与机械角速度Wr 有关。在实际运行中,所述机械角速度的计算是非常准确的,而且所述机械角 速度的变化非常緩慢。由此,对于本发明实施例所述的控制系统,其定向角度 非常光滑、平稳和准确。
参照图4,所述电流控制单元24包括:4全测电流获取单元241、给定电流 获取单元242、第一减法单元243、第二减法单元244以及PI调节单元245。
所述检测电流获取单元241,接收所述频率控制单元23输出的转子磁链 空间位置角度es,利用所述转子磁链空间位置角度6s,分解直线感应电机21 的定子电流检测值为励磁电流检测值Im—act和转矩电流检测值It—act,分别输 出至所述第一减法单元243和所述第二减法单元244的负输入端。
所述励磁电流检测值Im一act和转矩电流检测值It一act由如下公式得到:
<formula>formula see original document page 15</formula> (9)<formula>formula see original document page 16</formula>所述给定电流获取单元242,用于根据所述给定单元22给定的转差频率 电角速度Wsl、转矩T和转子时间常数Tr,计算得到励^磁电流给定值Im—ref 和转矩电流给定值It—ref,分别输出至所述第一减法单元243和所述第二减法 单元244的正输入端。
所述第一减法单元243的正输入端接收所述励磁电流给定值Im—ref,负输 入端接收所述励磁电流检测值Im一act,其输出端输出二者差值至所述PI调节 单元245。
所述第二减法单元244的正输入端接收所述转矩电流给定值It—ref,负输 入端接收所述转矩电流检测值It—act,其输出端输出二者差值至所述PI调节单 元245。
所述PI调节单元245,用于分别接收所述第一减法单元243和所述第二 减法单元244输出的差值,并分别对所述差值进行PI调节,得到励磁电压Usm 和转矩电压Ust。
参见图4,所述脉冲调制单元25包括:电压坐标转换单元251、 PWM脉 沖调制单元252。
所述电压坐标转换单元251,利用所述转子磁链空间位置角度获取单元 233输出的所述转子-兹链空间位置角度es,对接收自所述电流控制单元24的 励磁电压Usm和转矩电压Ust进行电压坐标变换,将旋转坐标系的励磁电压 Usm和转矩电压Ust转换到静止坐标系。
励磁电压Usm和转矩电压Ust代表d - q旋转坐标系中的电压量,利用所 述转子磁链空间位置角度0s,将所述励磁电压Usm和转矩电压Ust分别转化 为4戈表静止两相坐标系a - |3坐标轴上的电压Usa和Usb。
所述PWM调制单元252,对所述电压坐标转换单元251输出的静止坐标 系的控制电压Usa和Usb、以及电源母线输出的直流电压,进行PWM脉冲调 制,生成调制脉冲,发送到所述逆变单元21。
以上对本发明所提供的一种直线感应电机恒转差频率矢量控制方法及系
了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用 范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1、一种直线感应电机恒转差频率矢量控制方法,其特征在于,所述方法包括: 检测直线感应电机转子转速,结合给定转差频率电角速度Wsl,计算转子磁链空间位置角度θs; 由所述转子磁链空间位置角度θs和所述给定转差频率电角速度Wsl,结合给定的转矩T和转子时间常数Tr,计算励磁电压Usm和转矩电压Ust; 脉冲调制所述励磁电压Usm和转矩电压Ust、以及电源输出的直流电压,生成调制脉冲; 根据所述调制脉冲,将电源输出的直流电压转化为交流电,供给直线感应电机。
2、 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,计算励磁电压Usm和转矩 电压Ust具体包括:由给定转差频率电角速度Wsl,结合给定的转矩T和转子时间常数Tr, 计算励磁电流给定值Im一ref和转矩电流给定值It—ref;利用所述转子磁链空间位置角度0s,分解定子电流检测值为励磁电流检测 <直Im—act和转矩电流4全测^f直It_act;分别用所述励磁电流给定值Im—ref和转矩电流给定值It—ref减去所述励磁 电流检测值Im—act和转矩电流检测值It—act,得到的差值经过PI调节,得到 A力,兹电压Usm和转矩电压Ust。
3、 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述励磁电流给定值Im—ref和转矩电流给定值It_ref按如下计算方式获得:<formula>formula see original document page 2</formula>其中,Lr为电机转子电感系数;Pn为极对数;Lm为电机互感系数。
4、 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述给定转差频率电角速 度Wsl为预设最优值;在结合给定转差频率电角速度Wsl,计算转子磁链空间位置角度9s之前根据机车运行工况确定所述给定转差频率电角速度Wsl取正或取负。
5、 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,检测直线感应电机转子转 速,结合给定转差频率电角速度Wsl,计算转子磁链空间位置角度es,具体包 括:检测直线感应电机转子转速,转化为机械角速度Wr; 将所述机械角速度Wr乘以极对数Pn,再与所述给定转差频率电角速度 Wsl相加,得到定子频率电角度Ws;对所述定子频率电角度Ws积分,得到转子磁链空间位置角度0s。
6、 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在脉冲调制所述励^磁电压 Usm和转矩电压Ust、以及电源输出的直流电压之前,进一步包括:利用所述转子磁链空间位置角度0s,对所述励磁电压Usm和转矩电压Ust 坐标变换,将旋转坐标系的励磁电压Usm和转矩电压Ust转换到静止坐标系。
7、 一种直线感应电机恒转差频率矢量控制系统,其特征在于,所述系统 包括:给定单元,用于给定直线感应电机转差频率电角速度Wsl、转矩T和转子 时间常数Tr;频率控制单元,用于检测直线感应电机转子转速,结合给定单元给定的所 述转差频率电角速度Wsl,计算转子磁链空间位置角度0s;电流控制单元,用于由所述频率控制单元输出的转子磁链空间位置角度 9s,结合所述给定单元给定的转差频率电角速度Wsl、转矩T和转子时间常数 Tr,计算得到励磁电压Usm和转矩电压Ust;脉冲调制单元,用于脉冲调制所述电流控制单元输出的励磁电压Usm和转矩电压Ust、以及电源输出的直流电压,生成调制脉冲;逆变单元,用于根据所述脉冲调制单元生成的调制脉冲,将电源输出的直 流电压转化为交流电,供给直线感应电机。
8、 根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述电流控制单元包括给 定电流获取单元、才全测电流获取单元、第一减法单元、第二减法单元和PI调 节单元;其中:所述给定电流获取单元,用于由所述给定单元给定的转差频率电角速度Wsl、转矩T和转子时间常数Tr,计算励磁电流给定值Im—ref和转矩电流给定 值It—ref;所述检测电流获取单元,用于利用所述频率控制单元输出的转子磁链空间 位置角度9s,分解定子电流检测值为励磁电流检测值Im—act和转矩电流检测 值It—act;所述第一减法单元的正输入端接收所述励磁电流给定值Im—ref,负输入端 接收所述励磁电流检测值Im—act,其输出端输出二者差值至所述PI调节单元;所述第二減法单元的正输入端接收所述转矩电流给定值It—ref,负输入端 接收所述转矩电流^r测值It—act,其输出端输出二者差值至所述PI调节单元;所述PI调节单元,用于对所述第一减法单元和所述第二减法单元输出的 差值分别进行PI调节,得到励,兹电压Usm和转矩电压Ust。
9、根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述给定电流获取单元按 如下计算方式获得励磁电流给定值Im_ref和转矩电流给定值It—ref:其中,Lr为电机转子电感系数;Pn为极对数;Lm为电机互感系数。 10、根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述系统进一步包括: 转差频率正负确定单元,用于根据电力机车运行工况确定所述给定单元给 定的转差频率电角速度Wsl取正或取负。T x Lr x Wsl x Tr
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