CN108054974A - 轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法及系统 - Google Patents
轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108054974A CN108054974A CN201810007952.4A CN201810007952A CN108054974A CN 108054974 A CN108054974 A CN 108054974A CN 201810007952 A CN201810007952 A CN 201810007952A CN 108054974 A CN108054974 A CN 108054974A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flux linkage
- vector
- psi
- observation
- formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/26—Rotor flux based control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/04—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for very low speeds
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
- H02P2101/40—Special adaptation of control arrangements for generators for railway vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法及系统，方法实施步骤包括用实际励磁电流计算参考磁链幅值、经反派克变换后得到参考磁链矢量、经低通后得到磁链补偿部分；采用反电动势的一阶低通计算得到磁链主要部分，将磁链主要部分和磁链补偿部分叠加得到观测磁链矢量、进行补偿得到观测磁链矢量补偿值并与原观测磁链矢量叠加作为改进后的观测磁链矢量，计算同步转速以及转子磁链角。本发明能够提高轨道交通用感应电机低速发电状态稳定性，保证电力机车处于低速发电状态时，消除原有的不稳定现象，能够让电力机车可靠、平稳的运行，在节省相当可观能量的同时大幅度提高列车乘客的舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通用感应电机控制技术，具体涉及一种轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法及系统，用于提高轨道交通用感应电机低速发电状态稳定性，保证电力机车处于低速发电状态时，消除原有的不稳定现象，能够让电力机车可靠、平稳的运行，在节省相当可观能量的同时大幅度提高列车乘客的舒适度。
背景技术
基于无速度传感的感应电机磁场定向控制已在轨道交通领域获得大量应用，在实际牵引系统中，为提高系统的输出效率，通常会要求降低器件的开关频率，这样会导致在列车在低速运行时被控性能有所下降。由于轨道交通用感应电机功率较大，如若在需要制动时采用电磁制动方式，即可通过能量回馈获得相当可观的节能效果，同时大幅度提高列车乘客的舒适度。在基于观测器的控制系统中，由于真实转子磁链无法直接获取而需建立模型进行观测，导致在低速发电状态存在理论上的不稳定问题，且在接近零速的低速范围内，定子的电压电流中几乎不包含转子转速信号，再考虑电流电压采样误差、PWM脉冲宽度的误差、开关器件的压降等影响，低速下无速度传感器控制具有理论和实践上的双重限制。
理论上，现有的应对上述不稳定问题的方案主要集中在感应电机自适应全阶观测器控制，然而这种方法对参数鲁棒性较差，实际中轨道交通牵引系统工作环境复杂多变，对参数影响较大，这种方法应用局限性较大，基于此种情况，提出采用传统的无速度传感器控制方法，即利用观测到的转子磁链进行微分运算得到同步转速，对同步转速积分得到矢量控制所需的转子磁链角，用同步转速减去滑差转速即可得到转子转速，用于转速闭环。系统控制框图如图1所示。参见图1，磁链观测的实质就是对电压的纯积分，然而实际中积分初始相位非零和零漂温漂等对纯积分的影响会导致积分发散，故采用一阶惯性纯积分来代替纯积分，即：
上式中，ψrH为磁链观测量，即转子磁链的主要部分，er为反电动势，s为复变量，w为截止频率。这样必然导致相位与幅值的误差，此时用实际励磁电流计算出一个参考磁链幅值ψr_dq，即：
上式中，ψr_dq为参考磁链幅值，isd为实际励磁电流，Lm为电机互感，s为复变量，Tr为电机转子时间常数。
将参考磁链幅值ψr_dq经反派克坐标变换后得到参考磁链矢量再经低通后得到磁链补偿部分ψrL，即：
上式中，ψrL为磁链补偿部分，为参考磁链幅值ψr_dq经反派克变换后得到的参考磁链矢量，s为复变量，w为截止频率。最后计算得到转子磁链矢量其矢量关系如图2所示，图中er表示反电动势，s为复变量，w为截止频率，d、q表示两相旋转坐标系。
对上述得到的磁链进行微分运算即可得到电机同步转速ws，即：
其中ψrα、ψrβ分别为上述得到的磁链的α、β轴分量，α、β表示两相静止坐标系，下同。
再将电机同步转速ws经积分即可得到矢量控制所需的磁链角θr，即：
θr＝∫wsdt，如图3所示。
同步转速减去转差转速即可得到转子转速wr，即：
用于转速闭环。
参考图4、图5，由于存在电流控制，在稳态时有实际励磁电流等于参考励磁电流，即具体分析：在图4所示的电动状态磁链观测模型矢量图中可以看到，如果转子观测磁链角出现小的误差△θr>0，会出现导致此时补偿磁链矢量偏大进而靠近理想补偿磁链ψrL，最后阻止△θr的进一步增大，这样实时转子磁链矢量即可趋近于理想磁链使整个磁链的观测趋于实际磁链，对于出现△θr<0的误差，同样可以得到类似结论，因此此控制系统在电机处于电动状态具有稳定性。图中us、is、Lm、Lr、Rs、Lσ、p、△θr、ψrH分别表示电机端电压矢量、电机电流矢量、电机互感、转子电感、电机定子电阻、电机总漏感、微分算子、转子磁链偏差角、转子磁链主要部分。当电机处于如图5所示的发电状态时，如果磁链观测的角度出现小的误差△θr>0，会出现导致补偿偏小进而进一步使得△θr增大，观测磁链远离实际磁链方向，形成正反馈，使得整个磁链的观测趋于发散，对于出现△θr<0的误差，同样可以得到类似结论，因此控制系统在发电状态具有不稳定性。图中其余字母含义同图4。因此，如何改善轨道交通用感应电机的磁链控制方法，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法及系统，能够提高轨道交通用感应电机低速发电状态稳定性，保证电力机车处于低速发电状态时，消除原有的不稳定现象，能够让电力机车可靠、平稳的运行，在节省相当可观能量的同时大幅度提高列车乘客的舒适度。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，实施步骤包括：
1)用实际励磁电流isd计算参考磁链幅值ψr_dq；
2)将参考磁链幅值ψr_dq经反派克变换后得到参考磁链矢量将经反派克变换后得到的参考磁链矢量经低通后得到磁链补偿部分ψrL；
3)采用反电动势er的一阶低通计算得到磁链主要部分ψrH；
4)将磁链主要部分ψrH和磁链补偿部分ψrL叠加得到观测磁链矢量
5)基于观测磁链矢量进行补偿得到观测磁链矢量补偿值ψ”；
6)将原观测磁链矢量和观测磁链矢量补偿值ψ”叠加作为改进后的观测磁链矢量
7)根据改进后的观测磁链矢量计算同步转速ws以及转子磁链角θr；
8)输出改进后的观测磁链矢量同步转速ws以及转子磁链角θr。
优选地，步骤5)的详细步骤包括：
5.1)获取观测磁链矢量
5.2)将观测磁链矢量经高通滤波，得到高通滤波后的观测磁链矢量
5.3)将观测磁链矢量高通滤波后的观测磁链矢量进行矢量积运算后再与同步频率ws的符号函数sign(ws)相乘得到可反映在发电状态下观测磁链矢量与实际磁链矢量的角度误差△θr的矢量积符号运算结果Q；
5.4)把矢量积符号运算结果Q与参考磁链矢量相乘得到磁链ψ'后，再将磁链ψ'乘以比例系数K、经低通环节后得到观测磁链矢量补偿值ψ”。
优选地，步骤5.2)中经高通滤波的函数表达式如式(1)所示；
式(1)中，为高通滤波后的观测磁链矢量，为观测磁链矢量，s为复变量，w为截止频率。
优选地，步骤5.3)中矢量积符号运算结果Q的函数表达式如式(2)所示；
式(2)中，Q为矢量积运算结果，为矢量积运算结果，ψrHα、ψrHβ分别为反电动势er经一阶低通计算得到的磁链主要部分ψrH的α、β轴分量，分别为观测磁链矢量经高通滤波得到的磁链矢量的α、β轴分量，ws为同步频率，sign(ws)为同步频率ws的符号函数。
优选地，步骤5.4)中观测磁链矢量补偿值ψ”的函数表达式如式(3)所示；
式(3)中，ψ”为观测磁链矢量补偿值，K为比例系数，s为复变量，w为截止频率，ψ'为把矢量积符号运算结果Q与参考磁链矢量相乘得到的运算结果。
优选地，步骤1)中用实际励磁电流isd计算参考磁链幅值ψr_dq的函数表达式如式(4)所示；
式(4)中，ψr_dq为参考磁链幅值，isd为实际励磁电流，Lm为电机互感，s为复变量，Tr为电机转子时间常数。
优选地，步骤2)中将经反派克变换后得到的参考磁链矢量经低通后得到磁链补偿部分ψrL的函数表达式如式(5)所示；
式(5)中，ψrL为磁链补偿部分，为经反派克变换后得到的参考磁链矢量，s为复变量，w为截止频率。
优选地，步骤3)中采用反电动势er的一阶低通计算得到磁链主要部分ψrH的函数表达式如式(6)所示；
式(6)中，ψrH为磁链主要部分，er为反电动势，s为复变量，w为截止频率。
优选地，步骤7)根据改进后的观测磁链矢量计算同步转速ws的函数表达式如式(7)所示、计算转子磁链角θr的函数表达式如式(8)所示；
式(7)中，ws为同步转速，分别为改进后观测磁链矢量的α、β轴分量。
θr＝∫wsdt (8)
式(8)中，θr为转子磁链角，ws为同步转速。
本发明还提供一种轨道交通用感应电机的磁链优化控制系统，包括计算机设备，其特征在于，所述计算机设备被编程以执行本发明前述轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法的步骤。
本发明轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法具有下述优点：现有的矢量控制方案通过对反电动势经一阶低通滤波得到转子磁链，在电机低速发电状态时存在发散现象，其原因为在该状态下转子磁链观测值会出现正反馈现象，进而导致磁链发散，电机失控。本发明的核心在于对转子磁链观测不准确性的校正，在得到观测磁链矢量后，在现有转子磁链观测基础上，提基于观测磁链矢量进行补偿得到观测磁链矢量补偿值ψ”，能够增强低速发电状态的稳定性，具有方法简单、实施方便、可靠性较高的优点，特别是对参数的变化具有较好的鲁棒性，能够提高轨道交通用感应电机低速发电状态稳定性，保证电力机车处于低速发电状态时，消除原有的不稳定现象，能够让电力机车可靠、平稳的运行，在节省相当可观能量的同时大幅度提高列车乘客的舒适度。
本发明轨道交通用感应电机的磁链优化控制系统为本发明轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法对应的系统，因此同样也具有本发明轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法的前述优点，故在此不再赘述。
附图说明
图1为现有技术的系统控制原理图。
图2为针对现有技术改进电压模型下转子磁链观测模型的矢量图。
图3为现有技术的控制系统中转子磁链的观测模型框图。
图4为现有技术的电动状态磁链观测模型矢量图。
图5为现有技术的发电状态磁链观测模型矢量图。
图6为本发明实施例的控制流程图。
图7为本发明实施例的磁链观测模型原理图。
图8为采用本发明实施例前电机低速发电状态的对比电流实验波形。
图9为采用本发明实施例前电机低速发电状态的对比转速实验波形。
图10为采用本发明实施例后电机低速发电状态的电流实验波形。
图11为采用本发明实施例后电机低速发电状态的转速实验波形。
具体实施方式
参见图7，本实施例轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法的实施步骤包括：
1)用实际励磁电流isd计算参考磁链幅值ψr_dq；
2)将参考磁链幅值ψr_dq经反派克变换后得到参考磁链矢量将经反派克变换后得到的参考磁链矢量经低通后得到磁链补偿部分ψrL；
3)采用反电动势er的一阶低通计算得到磁链主要部分ψrH；
4)将磁链主要部分ψrH和磁链补偿部分ψrL叠加得到观测磁链矢量
5)基于观测磁链矢量进行补偿得到观测磁链矢量补偿值ψ”；
6)将原观测磁链矢量和观测磁链矢量补偿值ψ”叠加作为改进后的观测磁链矢量
7)根据改进后的观测磁链矢量计算同步转速ws以及转子磁链角θr；
8)输出改进后的观测磁链矢量同步转速ws以及转子磁链角θr。
本发明轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法的核心在于对转子磁链观测不准确性的校正，在得到观测磁链矢量后，在现有转子磁链观测基础上，提基于观测磁链矢量进行补偿得到观测磁链矢量补偿值ψ”，能够增强低速发电状态的稳定性，具有方法简单、实施方便、可靠性较高的优点，特别是对参数的变化具有较好的鲁棒性，能够提高轨道交通用感应电机低速发电状态稳定性，保证电力机车处于低速发电状态时，消除原有的不稳定现象，能够让电力机车可靠、平稳的运行，在节省相当可观能量的同时大幅度提高列车乘客的舒适度。
本实施例中，步骤1)中用实际励磁电流isd计算参考磁链幅值ψr_dq的函数表达式如式(4)所示；
式(4)中，ψr_dq为参考磁链幅值，isd为实际励磁电流，Lm为电机互感，s为复变量，Tr为电机转子时间常数。
本实施例中，步骤2)中将经反派克变换后得到的参考磁链矢量经低通后得到磁链补偿部分ψrL的函数表达式如式(5)所示；
式(5)中，ψrL为磁链补偿部分，为经反派克变换后得到的参考磁链矢量，s为复变量，w为截止频率。
本实施例中，步骤3)中采用反电动势er的一阶低通计算得到磁链主要部分ψrH的函数表达式如式(6)所示；
式(6)中，ψrH为磁链主要部分，er为反电动势，s为复变量，w为截止频率。
参见图6中的虚线区域，本实施例步骤5)的详细步骤包括：
5.1)获取观测磁链矢量
5.2)将观测磁链矢量经高通滤波，得到高通滤波后的观测磁链矢量
5.3)将观测磁链矢量高通滤波后的观测磁链矢量进行矢量积运算后再与同步频率ws的符号函数sign(ws)相乘得到可反映在发电状态下观测磁链矢量与实际磁链矢量的角度误差△θr的矢量积符号运算结果Q；
5.4)把矢量积符号运算结果Q与参考磁链矢量相乘得到磁链ψ'后，再将磁链ψ'乘以比例系数K、经低通环节后得到观测磁链矢量补偿值ψ”。
在转子磁链观测时，本实施例中通过加入磁链的反馈环节，采用步骤5.1)～5.4)对转子磁链进行校正。用磁链的矢量积来表征观测磁链与实际磁链偏差的大小，同时利用同步转速ws的正负符号用以判定电机是否处于发电状态，并加入比例环节以调节系统磁链观测的收敛速度，最终克服系统存在的磁链正反馈，使得感应电机在全速范围内均可靠、稳定地运行。为了实现对转子磁链进行校正，首先获取表征磁链角度误差大小的信息量，在磁链观测稳定时此变量应为零，且随着磁链观测误差的增大此量需要变大，但不必遵循严格的比例关系；其次需要判定控制系统是否处于发电状态。最后需要保证改进措施在改善低速发电状态稳定性的同时不影响电动状态的稳定性。本实施例中，首先用原先观测到的磁链矢量经高通滤波后得到的和反电动势经一阶低通惯性积分后的磁链主要部分ψrH作矢量叉乘，即：这个结果即可表征观测磁链和理论中磁链的角度误差△θr。为了系统的快速响应，此时需要乘以一个比例系数K，并乘以同步频率的符号sign(ws)，最终得到一个补偿系数Q，把它和参考磁链矢量相乘后加在原先的磁链矢量之上，即参见图7。当观测磁链角度没有误差时，上述磁链的矢量积结果为零，磁链观测保持稳定。当观测磁链由于扰动出现误差时，上述磁链矢量积不为零，其大小可表征磁链观测误差的大小，同时结合同步频率的符号sign(ws)，用其对磁链观测补偿量大小的进行调整，在出现△θr>0时增大补偿磁链，在△θr<0时减小补偿磁链，这样就消除了前述低速发电状态的正反馈现象。采用步骤5.1)～5.4)后，使得电机在进行磁链观测时，在电动状态、发电状态均处于收敛状态。
本实施例中，步骤5.2)中经高通滤波的函数表达式如式(1)所示；
式(1)中，为高通滤波后的观测磁链矢量，为观测磁链矢量，s为复变量，w为截止频率。
本实施例中，步骤5.3)中矢量积符号运算结果Q的函数表达式如式(2)所示；
式(2)中，Q为矢量积运算结果，为矢量积运算结果，ψrHα、ψrHβ分别为反电动势er经一阶低通计算得到的磁链主要部分ψrH的α、β轴分量，分别为观测磁链矢量经高通滤波得到的磁链矢量的α、β轴分量，ws为同步频率，sign(ws)为同步频率ws的符号函数。
本实施例中，步骤5.4)中观测磁链矢量补偿值ψ”的函数表达式如式(3)所示；
式(3)中，ψ”为观测磁链矢量补偿值，K为比例系数，s为复变量，w为截止频率，ψ'为把矢量积符号运算结果Q与参考磁链矢量相乘得到的运算结果。
本实施例中，步骤7)根据改进后的观测磁链矢量计算同步转速ws的函数表达式如式(7)所示、计算转子磁链角θr的函数表达式如式(8)所示；
式(7)中，ws为同步转速，分别为改进后观测磁链矢量的α、β轴分量。
θr＝∫wsdt (8)
式(8)中，θr为转子磁链角，ws为同步转速。
为了对本实施例轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法的控制效果的进行验证：先不考虑本实施例轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法提出稳定措施，先让感应电机空载转动，转速稳定后加90％发电性质转矩，发现此后经历约5s后电机失控，A相电流如图8所示，转速波形(包含实际转速波形和辨识转速波形)如图9所示。考虑本实施例轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法后，同样进行上述实验，A相电流如图10所示，转速波形(包含实际转速波形和辨识转速波形)如图图11所示。将图8和图10对比、图9和图11对比可知，利用本实施例轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法能够有效避免感应电机在低速发电状态的不稳定运行。本实施例轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法操作简单，运行可靠，能够快速、准确的对磁链偏差进行补偿，消除原来的正反馈现象，同时该方法具有对参数和负载突变的鲁棒性，为轨道交通用感应电机在低速发电状态的不稳定运行提供改进措施，提高了控制系统的稳定性。
此外，本实施例还提供一种磁链优化控制系统，包括计算机设备，计算机设备被编程以执行本实施例前述轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法的步骤。本实施例中，计算机设备具体采用DSP处理实现，此外也可以根据需要采用FPGA、CPU等处理器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，其特征在于实施步骤包括：
1)用实际励磁电流isd计算参考磁链幅值ψr_dq；
2)将参考磁链幅值ψr_dq经反派克变换后得到参考磁链矢量将经反派克变换后得到的参考磁链矢量经低通后得到磁链补偿部分ψrL；
3)采用反电动势er的一阶低通计算得到磁链主要部分ψrH；
4)将磁链主要部分ψrH和磁链补偿部分ψrL叠加得到观测磁链矢量
5)基于观测磁链矢量进行补偿得到观测磁链矢量补偿值ψ”；
6)将原观测磁链矢量和观测磁链矢量补偿值ψ”叠加作为改进后的观测磁链矢量
7)根据改进后的观测磁链矢量计算同步转速ws以及转子磁链角θr；
8)输出改进后的观测磁链矢量同步转速ws以及转子磁链角θr。
2.根据权利要求1所述的轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，其特征在于，步骤5)的详细步骤包括：
5.1)获取观测磁链矢量
5.2)将观测磁链矢量经高通滤波，得到高通滤波后的观测磁链矢量
5.3)将观测磁链矢量高通滤波后的观测磁链矢量进行矢量积运算后再与同步频率ws的符号函数sign(ws)相乘得到可反映在发电状态下观测磁链矢量与实际磁链矢量的角度误差△θr的矢量积符号运算结果Q；
5.4)把矢量积符号运算结果Q与参考磁链矢量相乘得到磁链ψ'后，再将磁链ψ'乘以比例系数K、经低通环节后得到观测磁链矢量补偿值ψ”。
3.根据权利要求2所述的轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，其特征在于，步骤5.2)中经高通滤波的函数表达式如式(1)所示；
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>H</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>s</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mo>+</mo>
<mi>w</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(1)中，为高通滤波后的观测磁链矢量，为观测磁链矢量，s为复变量，w为截止频率。
4.根据权利要求2所述的轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，其特征在于，步骤5.3)中矢量积符号运算结果Q的函数表达式如式(2)所示；
<mrow>
<mi>Q</mi>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>H</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>H</mi>
<mi>&beta;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>H</mi>
<mi>&beta;</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>H</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>s</mi>
<mi>i</mi>
<mi>g</mi>
<mi>n</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>w</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(2)中，Q为矢量积运算结果，为矢量积运算结果，ψrHα、ψrHβ分别为反电动势er经一阶低通计算得到的磁链主要部分ψrH的α、β轴分量，分别为观测磁链矢量经高通滤波得到的磁链矢量的α、β轴分量，ws为同步频率，sign(ws)为同步频率ws的符号函数。
5.根据权利要求2所述的轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，其特征在于，步骤5.4)中观测磁链矢量补偿值ψ”的函数表达式如式(3)所示；
<mrow>
<msup>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mo>&prime;</mo>
<mo>&prime;</mo>
</mrow>
</msup>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>K</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>w</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mo>+</mo>
<mi>w</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msup>
<mi>&psi;</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(3)中，ψ”为观测磁链矢量补偿值，K为比例系数，s为复变量，w为截止频率，ψ'为把矢量积符号运算结果Q与参考磁链矢量相乘得到的运算结果。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，其特征在于，步骤1)中用实际励磁电流isd计算参考磁链幅值ψr_dq的函数表达式如式(4)所示；
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mo>_</mo>
<mi>d</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mrow>
<msub>
<mi>sT</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(4)中，ψr_dq为参考磁链幅值，isd为实际励磁电流，Lm为电机互感，s为复变量，Tr为电机转子时间常数。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，其特征在于，步骤2)中将经反派克变换后得到的参考磁链矢量经低通后得到磁链补偿部分ψrL的函数表达式如式(5)所示；
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>L</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>w</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mo>+</mo>
<mi>w</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msubsup>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
<mo>*</mo>
</msubsup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(5)中，ψrL为磁链补偿部分，为经反派克变换后得到的参考磁链矢量，s为复变量，w为截止频率。
8.根据权利要求1～5中任意一项所述的轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，其特征在于，步骤3)中采用反电动势er的一阶低通计算得到磁链主要部分ψrH的函数表达式如式(6)所示；
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>H</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>s</mi>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>e</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mfrac>
<mi>s</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mo>+</mo>
<mi>w</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mo>+</mo>
<mi>w</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>e</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(6)中，ψrH为磁链主要部分，er为反电动势，s为复变量，w为截止频率。
9.根据权利要求1～5中任意一项所述的轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法，其特征在于，步骤7)根据改进后的观测磁链矢量计算同步转速ws的函数表达式如式(7)所示、计算转子磁链角θr的函数表达式如式(8)所示；
<mrow>
<msub>
<mi>w</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>d</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<msup>
<mi>tan</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<mfrac>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&beta;</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>^</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(7)中，ws为同步转速，分别为改进后观测磁链矢量的α、β轴分量。
θr＝∫wsdt (8)
式(8)中，θr为转子磁链角，ws为同步转速。
10.一种轨道交通用感应电机的磁链优化控制系统，包括计算机设备，其特征在于，所述计算机设备被编程以执行权利要求1～9中任意一项所述轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810007952.4A CN108054974A (zh) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | 轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810007952.4A CN108054974A (zh) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | 轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108054974A true CN108054974A (zh) | 2018-05-18 |
Family
ID=62126408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810007952.4A Pending CN108054974A (zh) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | 轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108054974A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108988727A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-11 | 长安大学 | 一种用于dtc预测控制的磁链计算简化方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101043194A (zh) * | 2006-03-23 | 2007-09-26 | 上海格立特电力电子有限公司 | 一种感应电动机的矢量控制方法及装置 |
| CN101795109A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-08-04 | 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 | 一种异步电机矢量控制器 |
| CN105186957A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-23 | 安徽大学 | 一种异步电机无速度传感器转子磁链估算方法 |
| CN106849799A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-06-13 | 江苏大学 | 一种无轴承异步电机转子磁链观测与转速辨识的方法 |
| CN107465374A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-12-12 | 浙江大学 | 一种以反电势作为状态的感应电机全阶自适应观测方法 |
-
2018
- 2018-01-04 CN CN201810007952.4A patent/CN108054974A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101043194A (zh) * | 2006-03-23 | 2007-09-26 | 上海格立特电力电子有限公司 | 一种感应电动机的矢量控制方法及装置 |
| CN101795109A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-08-04 | 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 | 一种异步电机矢量控制器 |
| CN105186957A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-23 | 安徽大学 | 一种异步电机无速度传感器转子磁链估算方法 |
| CN106849799A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-06-13 | 江苏大学 | 一种无轴承异步电机转子磁链观测与转速辨识的方法 |
| CN107465374A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-12-12 | 浙江大学 | 一种以反电势作为状态的感应电机全阶自适应观测方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李永东 等: "异步电机无速度传感器矢量控制低速发电不稳定问题研究", 《第12届全国电气自动化与电控系统学术年会论文集》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108988727A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-11 | 长安大学 | 一种用于dtc预测控制的磁链计算简化方法 |
| CN108988727B (zh) * | 2018-07-23 | 2022-08-02 | 长安大学 | 一种用于dtc预测控制的磁链计算简化方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4198162B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| JP4834129B2 (ja) | 速度センサレスベクトル制御装置 | |
| US9059653B2 (en) | Rotating electrical machine control device | |
| CN100570391C (zh) | 永磁同步电机永磁磁场畸变实时检测与分析方法及其装置 | |
| CN103036499B (zh) | 一种永磁电动机转子位置的检测方法 | |
| CN103560735B (zh) | 一种电励磁同步电机的控制方法 | |
| CN102684592B (zh) | 一种永磁同步电机转矩磁链控制方法 | |
| US8378601B2 (en) | Control apparatus for permanent magnet synchronous motor | |
| KR20050092000A (ko) | 회전자 위치 추정방법 및 장치, 모터의 제어방법,컴프레서 및 기록매체 | |
| JPH0951700A (ja) | 回転電機の制御装置 | |
| WO2008004417A1 (fr) | Appareil de commande sans capteur de machine synchrone | |
| CN105680754A (zh) | 一种永磁同步电机的直交轴电流矢量复合控制器 | |
| WO2006033180A1 (ja) | 誘導電動機のベクトル制御装置 | |
| CN110649851B (zh) | 异步电机多参数解耦在线辨识方法 | |
| JP2011050178A (ja) | モータ制御装置及び発電機制御装置 | |
| WO2013114688A1 (ja) | 交流回転機の制御装置 | |
| Mapelli et al. | A rotor resistance MRAS estimator for EV induction motor traction drive based on torque and reactive stator power: Simulation and experimental results | |
| JP2008220169A (ja) | モータ制御装置 | |
| KR20200046692A (ko) | 전동기의 센서리스 제어 방법 | |
| JP4596906B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| CN108054974A (zh) | 轨道交通用感应电机的磁链优化控制方法及系统 | |
| JP2014212584A (ja) | 電動機制御装置 | |
| JP5541587B2 (ja) | 交流電動機の制御装置 | |
| JP6060778B2 (ja) | 回転機の制御装置 | |
| JP7020112B2 (ja) | モータ制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180518 |