CN113420521A - 三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于实时仿真建模领域，具体涉及了一种三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，旨在解决现有分段供电三相直线感应电机的仿真建模未考虑分段供电特性或未对分段供电切换开关进行建模的问题。本发明包括：基于三相直线感应电机的三相晶闸管通断信号获取三相晶闸管开关状态；结合变流器输出对地相电压值计算三相直线感应电机输入可变电压源和虚拟定子电阻值；构建定子和转子的磁链及电流状态方程；结合三相直线感应电机输入可变电压源和虚拟定子电阻值获取三相直线感应电机切换过程的电流，实现三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模。本发明实现了基于晶闸管开关分段供电的三相直线感应电机切换过程的实时仿真建模。

Description

三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法

技术领域

本发明属于实时仿真建模领域，具体涉及了一种三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法。

背景技术

高速直线电磁推进技术可将电能直接转化为机械能，可应用于工业、交通和国防领域。长初级直线感应电机动子结构简单，适用于短时、大推力和高速系统。为了减少供电变流器的电压等级，通常采用分段供电方式，由切换开关实现多个短定子段分时供电。随着被推进物体速度需求的不断增加，百毫秒级切换时间的机械开关已无法满足切换时间需求，采用基于电力电子设备的固态开关，最快可实现微秒级的切换过程。目前，固态开关通常采用全控型的IGBT或者半控型的晶闸管，全控型的IGBT具有较好的关断电流能力，然而其电流和串联耐压能力通常不高，造价也较高；半控型的晶闸管，关断过程需依靠晶闸管电流自然过零点，但是其通流、串联耐压和造价都优于IGBT。对于10kV和10kA以上分段供电场合，基于晶闸管开关的分段供电具有一定的优势。

高速直线电磁推进系统由长定子直线电机、分段供电开关、变频供电电源等子系统构成。系统中定子段、晶闸管开关和变流器数量多且结构复杂，为了降低系统的开发和调试风险，设备运送到现场之前需做充分的硬件在环测试实验。硬件在环可实现对高速直线电磁推进系统信息部分，包括控制策略、保护动作、逻辑、时序、通讯可靠性、硬件设备性能及各种运行工况进行全方位的模拟和测试，经过硬件在环测试的信息系统可直接应用于工程现场，大大降低了系统开发和测试的风险。硬件在环测试设备的关键是对被模拟设备进行实时仿真数学建模，该建模方法不同于传统的电路仿真建模，实时仿真数学模型的实际计算时间需小于仿真步长。通过需要拆分状态方程计算矩阵、避免非线性器件迭代运算、采用分布式并行运算等技术实现实时仿真。

对高速直线电磁推进系统的实时仿真建模，基于晶闸管开关分段供电的三相直线感应电机切换过程是个难点。基于双向晶闸管的交流切换开关可实现分段供电的快速切换，然而晶闸管为半控型电流源器件，双向晶闸管的开通条件为门级加触发信号，关断条件为门级无触发信号且主端子间的正向电流小于维持电流。因此，晶闸管的关断过程需由外部电路决定，包括直线感应电机和变流器，采用电路矩阵仿真方法时，需对其非线性特征进行迭代运算，且每一次开关动作会改变电路导纳矩阵系统，增加仿真计算量难以实现实时仿真。变流器通常采用电压源型变流器，电机的状态方程输入为电压，然而晶闸管为电流源型开关，也为实时仿真带来较大困难。一些文献提出了一种单边复合次级直线感应电机力特性建模分析方法[1]，该方法主要针对直线电机的推力和法向力进行建模分析，然而其供电为理想的电流源，并未考虑直线感应电机的分段供电特性。另一些文献提出了一种直线电机进给系统机电集成建模方法[2]，该方法主要分析驱动系统及电机本体的非线性特征，建立系统机电集成模型，然而该方法并未对分段供电切换开关进行建模。

以下文献是与本发明相关的技术背景资料：

[1]兰志勇、陈财、沈凡享，一种单边复合次级直线感应电机力特性建模分析方，2019-03-27，CN109992874A.

[2]杨晓君、赵万华、刘辉等，一种直线电机进给系统机电集成建模方法，2017-12-23，CN108021039A.

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有分段供电三相直线感应电机的仿真建模未考虑分段供电特性或未对分段供电切换开关进行建模的问题，本发明提供了一种三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，将三相直线感应电机和晶闸管开关以电压源模式统一建模，可变电压源通过计算三相直线感应电机输入可变电压源即晶闸管输出与三相直线感应电机中点之间相电压获取，虚拟定子电阻依据晶闸管开关状态调整定子电阻的阻值，可变电压源实现晶闸管切换过程的模拟，虚拟定子电阻避免晶闸管关断后动子运动反电动势对定子电流的影响，该实时仿真建模方法包括：

步骤S10，基于三相直线感应电机的三相晶闸管通断信号(k_a,k_b,k_c)及三相电流(i_a,i_b,i_c)，获取三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)；

步骤S20，基于所述三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)，结合三相直线感应电机中变流器输出对地相电压值(u_a,u_b,u_c)，计算三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x；

步骤S30，基于三相直线感应电机的定子段覆盖比例a，构建定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程；

步骤S40，基于所述定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程，所述三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x，获取三相直线感应电机切换过程的电流，实现三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模。

在一些优选的实施例中，所述三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)为：

其中，i_p(k)、i_p(k+1)分别代表仿真计算中第k和第k+1计算获得的电机的p相电流，k_p＝0代表p相晶闸管为关断信号，k_p＝1代表p相晶闸管为开通信号，f_p＝0代表p相晶闸管为关断状态，f_p＝1代表p相晶闸管为开通状态。

在一些优选的实施例中，所述三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x为：

当f_a＝1，f_b＝1，f_c＝1时，u_an＝u_a，u_bn＝u_b，u_cn＝u_c，R_x＝R_s；

当f_a＝0，f_b＝1，f_c＝1时，u_an＝0，

R_x＝R_s；

当f_a＝1，f_b＝0，f_c＝1时，

u_bn＝0，

R_x＝R_s；

当f_a＝1，f_b＝1，f_c＝0时，

u_cn＝0，R_x＝R_s；

当f_a＝0，f_b＝0，f_c＝1，或者f_a＝0，f_b＝1，f_c＝0，或者f_a＝1，f_b＝0，f_c＝0，或者f_a＝0，f_b＝0，f_c＝0时，u_an＝0，u_bn＝0，u_cn＝0，R_x＝∞；

其中，R_s代表三相直线感应电机的实际定子电阻。

在一些优选的实施例中，所述磁链状态方程为：

其中，Ψ_ds、Ψ_qs、Ψ_dr、Ψ_qr分别代表三相直线感应电子定子和转子磁链，ω_r代表电角速度，R_s、R_r分别代表三相直线感应电机的定子和转子电阻，L_m、aL_m分别代表代表三相直线感应电机的动子互感和定子互感，L_s、L_r分别代表三相直线感应电机的定子电感和动子电感，

σ为三相直线感应电机的漏感系数。

在一些优选的实施例中，所述电流状态方程为：

在一些优选的实施例中，所述三相直线感应电机的定子电感和动子电感L_s、L_r为：

其中，L_ls、L_lr分别代表三相直线感应电机的定子和转子漏感。

在一些优选的实施例中，所述三相直线感应电机的漏感系数σ为：

本发明的另一方面，提出了一种三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模系统，该实时仿真建模系统包括以下模块：

开关状态判断模块，配置为基于三相直线感应电机的三相晶闸管通断信号(k_a,k_b,k_c)及三相电流(i_a,i_b,i_c)，获取三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)；

输入电压及定子电阻值计算模块，配置为基于所述三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)，结合三相直线感应电机中变流器输出对地相电压值(u_a,u_b,u_c)，计算三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x；

磁链及电流状态方程构建模块，配置为基于三相直线感应电机的定子段覆盖比例a，构建定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程；

实时建模模块，配置为基于所述定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程，所述三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x，获取三相直线感应电机切换过程的电流，实现三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模。

本发明的第三方面，提出了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法。

本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法。

本发明的有益效果：

本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，充分考虑直线感应电机的分段供电特性，实现了基于晶闸管开关分段供电的三相直线感应电机切换过程的实时仿真建模，进一步推进了对高速直线电磁推进系统的硬件在环测试。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的流程示意图；

图2是本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的分段供电直线感应电机驱动系统结构图；

图3是本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的带晶闸管开关的三相直线感应电机单个定子段物理模型；

图4是本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的分段供电三相直线感应电机等效电路；

图5是本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的切换过程中变流器输出电压和电流的波形；

图6是本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的定子段1_1关断过程电压和电流波形；

图7是本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的定子段2_1开通过程电压和电流波形。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明的一种三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，该实时仿真建模方法包括：

步骤S10，基于三相直线感应电机的三相晶闸管通断信号(k_a,k_b,k_c)及三相电流(i_a,i_b,i_c)，获取三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)；

步骤S20，基于所述三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)，结合三相直线感应电机中变流器输出对地相电压值(u_a,u_b,u_c)，计算三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x；

步骤S30，基于三相直线感应电机的定子段覆盖比例a，构建定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程；

步骤S40，基于所述定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程，所述三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x，获取三相直线感应电机切换过程的电流，实现三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模。

为了更清晰地对本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各步骤展开详述。

本发明第一实施例的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，包括步骤S10-步骤S40，各步骤详细描述如下：

如图2所示，为本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的分段供电直线感应电机驱动系统结构图，第一电源u₁为第一台变流器输出电压源，为定子段S_{1_1}，……，S_{n_1}进行供电，通过控制双向晶闸管开关k_{1_1}，……，k_{n_1}的开通和关断，实现定子段S_{1_1}，……，S_{n_1}分段供电。第二电源u₂为第二台变流器输出电压源，为定子段S_{1_2}，……，S_{n_2}进行供电，通过控制双向晶闸管开关k_{1_2}，……，k_{n_2}的开通和关断，实现定子段S_{1_2}，……，S_{n_2}分段供电。第三电源u₃为第三台变流器输出电压源，为定子段S_{1_3}，……，S_{n_3}进行供电，通过控制双向晶闸管开关k_{1_3}，……，k_{n_3}的开通和关断，实现定子段S_{1_3}，……，S_{n_3}分段供电。第四电源u₄为第三台变流器输出电压源，为定子段S_{1_4}，……，S_{n_4}进行供电，通过控制双向晶闸管开关k_{1_4}，……，k_{n_4}的开通和关断，实现定子段S_{1_4}，……，S_{n_4}分段供电。动子分为四个部分，其中a₁为动子覆盖定子段S_{x_1}的比例，x＝1～n，a₁取值范围为0～1，当没有覆盖时为0，全覆盖时为1。a₂为动子覆盖定子段S_{x_2}的比例，x＝1～n，a₂取值范围为0～1，当没有覆盖时为0，全覆盖时为1。a₃为动子覆盖定子段S_{x_3}的比例，x＝1～n，a₃取值范围为0～1，当没有覆盖时为0，全覆盖时为1。a₄为动子覆盖定子段S_{x_4}的比例，x＝1～n，a₄取值范围为0～1，当没有覆盖时为0，全覆盖时为1。当动子在运动过程中，动子覆盖定子的比例a₁、a₂、a₃和a₄一直在变化。

步骤S10，基于三相直线感应电机的三相晶闸管通断信号(k_a,k_b,k_c)及三相电流(i_a,i_b,i_c)，获取三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)。

首先由三相晶闸管通断信号(k_a,k_b,k_c)及三相电流(i_a,i_b,i_c)过零点判断三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)，三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)如式(1)所示：

其中，i_p(k)、i_p(k+1)分别代表仿真计算中第k和第k+1计算获得的电机的p相电流，k_p＝0代表p相晶闸管为关断信号，k_p＝1代表p相晶闸管为开通信号，f_p＝0代表p相晶闸管为关断状态，f_p＝1代表p相晶闸管为开通状态。

步骤S20，基于所述三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)，结合三相直线感应电机中变流器输出对地相电压值(u_a,u_b,u_c)，计算三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x。

三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x为：

当f_a＝1，f_b＝1，f_c＝1时，u_an＝u_a，u_bn＝u_b，u_cn＝u_c，R_x＝R_s；

当f_a＝0，f_b＝1，f_c＝1时，u_an＝0，

R_x＝R_s；

当f_a＝1，f_b＝0，f_c＝1时，

u_bn＝0，

R_x＝R_s；

当f_a＝1，f_b＝1，f_c＝0时，

u_cn＝0，R_x＝R_s；

当f_a＝0，f_b＝0，f_c＝1，或者f_a＝0，f_b＝1，f_c＝0，或者f_a＝1，f_b＝0，f_c＝0，或者f_a＝0，f_b＝0，f_c＝0时，u_an＝0，u_bn＝0，u_cn＝0，R_x＝∞；

其中，R_s代表三相直线感应电机的实际定子电阻。

对于已关断三相直线感应电机，当动子经过该定子段时会产生反电动势，因此当晶闸管关断后将虚拟定子电阻R_x数值变化为∞，可避免反电动势产生电流。

如图3所示，为本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的带晶闸管开关的三相直线感应电机单个定子段物理模型，其中u_a,u_b,u_c为变流器输出的三个相电压，该电压为变流器相对地电压。u_n为三相直线感应电机单个定子段中性点对地电压。k_a,k_b,k_c为三相直线感应电机单个定子段的双向晶闸管切换开关，R_s为三相直线感应电机单个定子段的定子电阻，L_ls为三相直线感应电机单个定子段的定子漏感，L_ms为三相直线感应电机单个定子段中三个绕组之间的互感，三相互感之间物理空间上相差120度角。i_a,i_b,i_c为三相直线感应电机单个定子段每一相的电流。

步骤S30，基于三相直线感应电机的定子段覆盖比例a，构建定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程。

如图4所示，为本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的分段供电三相直线感应电机等效电路，a为三相直线感应电机的定子段覆盖比例由clarke变换将三相静止坐标变为二相静止坐标，u_ds、u_qs通过式(2)获取：

从而，三相直线感应电机的定子和转子的磁链状态方程如式(3)所示：

其中，Ψ_ds、Ψ_qs、Ψ_dr、Ψ_qr分别代表三相直线感应电子定子和转子磁链，ω_r代表电角速度，R_s、R_r分别代表三相直线感应电机的定子和转子电阻，L_m、aL_m分别代表代表三相直线感应电机的动子互感和定子互感，L_s、L_r分别代表三相直线感应电机的定子电感和动子电感，σ为三相直线感应电机的漏感系数。

对于定子，动子覆盖定子的比例影响定子互感的大小。对于动子，定子覆盖动子的比例恒为1。

从而，三相直线感应电机的定子和转子的电流状态方程如式(4)所示：

三相直线感应电机的定子电感和动子电感L_s、L_r如式(5)所示：

其中，L_ls、L_lr分别代表三相直线感应电机的定子和转子漏感。

三相直线感应电机的漏感系数σ如式(6)所示：

步骤S40，基于所述定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程，所述三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x，获取三相直线感应电机切换过程的电流，实现三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模。

本发明采用一实例对仿真模型进行实时仿真的验证，实时仿真模型运行于Xilinx公司V7系列FPGA芯片，仿真步长为0.5微秒。控制器为PowerPC芯片P2020，控制周期为100微秒，采用间接磁场定向控制策略，控制电机的电流和滑差为恒定值。为了保证变流器输出电流的连续性，定子段S_{2_1}在2.3328秒时先开通，定子段S_{1_1}在2.3338秒后关闭，定子段S_{2_1}和定子段S_{1_1}之间存在1ms同时开通时间。

如图5所示，为本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的切换过程中变流器输出电压和电流的波形，由图可知两个定子段在切换过程中变流器输出电压先降后升，电流也出现不平衡现象。

如图6所示，为本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的定子段1_1关断过程电压和电流波形，当出现关断信号后，i_c经过零点后其电流为0，三相晶闸管开关状态f_a/f_b/f_c变为1/1/0，由电机输入可变电压源和虚拟定子电阻计算公式可知，u_cn＝0，

R_x＝R_s，i_a＝-i_b；当i_a出现过零点时，三相晶闸管开关状态f_a/f_b/f_c变为0/0/0，由电机输入可变电压源和虚拟定子电阻计算公式可知，u_an＝0，u_bn＝0，u_cn＝0，R_x＝∞。R_x的变化可避免电机的感应电动势产生的电流现象。

如图7所示，为本发明三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法的定子段2_1开通过程电压和电流波形，当有开通信号时，三相电路同时开通，u_an＝u_a，u_bn＝u_b，u_cn＝u_c，R_x＝R_s。

FPGA中的实时仿真结果验证了基于晶闸管开关分段供电的三相直线感应电机切换过程实时仿真模型满足晶闸管开通和关断特性，避免了非线性器件仿真过程的跌代过程，可实现对高速直线电磁推进系统的硬件在环测试。

上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。

本发明第二实施例的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模系统，该实时仿真建模系统包括以下模块：

开关状态判断模块，配置为基于三相直线感应电机的三相晶闸管通断信号(k_a,k_b,k_c)及三相电流(i_a,i_b,i_c)，获取三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)；

输入电压及定子电阻值计算模块，配置为基于所述三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)，结合三相直线感应电机中变流器输出对地相电压值(u_a,u_b,u_c)，计算三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x；

磁链及电流状态方程构建模块，配置为基于三相直线感应电机的定子段覆盖比例a，构建定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程；

实时建模模块，配置为基于所述定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程，所述三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x，获取三相直线感应电机切换过程的电流，实现三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

本发明第三实施例的一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法。

本发明第四实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，其特征在于，该实时仿真建模方法包括：

步骤S10，基于三相直线感应电机的三相晶闸管通断信号(k_a,k_b,k_c)及三相电流(i_a,i_b,i_c)，获取三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)；其他

步骤S20，基于所述三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)，结合三相直线感应电机中变流器输出对地相电压值(u_a,u_b,u_c)，计算三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x；

步骤S30，基于三相直线感应电机的定子段覆盖比例a，构建定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程；

定子和转子的电流状态方程

步骤S40，基于所述定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程，所述三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x，获取三相直线感应电机切换过程的电流，实现三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模。

2.根据权利要求1所述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，其特征在于，所述三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)为：

其中，i_p(k)、i_p(k+1)分别代表仿真计算中第k和第k+1计算获得的电机的p相电流，k_p＝0代表p相晶闸管为关断信号，k_p＝1代表p相晶闸管为开通信号，f_p＝0代表p相晶闸管为关断状态，f_p＝1代表p相晶闸管为开通状态。

3.根据权利要求2所述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，其特征在于，所述三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x为：

当f_a＝1，f_b＝1，f_c＝1时，u_an＝u_a，u_bn＝u_b，u_cn＝u_c，R_x＝R_s；

当f_a＝0，f_b＝1，f_c＝1时，u_an＝0，

R_x＝R_s；

当f_a＝1，f_b＝0，f_c＝1时，

u_bn＝0，

R_x＝R_s；

当f_a＝1，f_b＝1，f_c＝0时，

u_cn＝0，R_x＝R_s；

当f_a＝0，f_b＝0，f_c＝1，或者f_a＝0，f_b＝1，f_c＝0，或者f_a＝1，f_b＝0，f_c＝0，或者f_a＝0，f_b＝0，f_c＝0时，u_an＝0，u_bn＝0，u_cn＝0，R_x＝∞；

其中，R_s代表三相直线感应电机的实际定子电阻。

4.根据权利要求1所述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，其特征在于，所述磁链状态方程为：

其中，Ψ_ds、Ψ_qs、Ψ_dr、Ψ_qr分别代表三相直线感应电子定子和转子磁链，ω_r代表电角速度，R_s、R_r分别代表三相直线感应电机的定子和转子电阻，L_m、aL_m分别代表代表三相直线感应电机的动子互感和定子互感，L_s、L_r分别代表三相直线感应电机的定子电感和动子电感，

σ为三相直线感应电机的漏感系数。

5.根据权利要求4所述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，其特征在于，所述电流状态方程为：

6.根据权利要求5所述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，其特征在于，所述三相直线感应电机的定子电感和动子电感L_s、L_r为：

其中，L_ls、L_lr分别代表三相直线感应电机的定子和转子漏感。

7.根据权利要求5所述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法，其特征在于，所述三相直线感应电机的漏感系数σ为：

8.一种三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模系统，其特征在于，该实时仿真建模系统包括以下模块：

开关状态判断模块，配置为基于三相直线感应电机的三相晶闸管通断信号(k_a,k_b,k_c)及三相电流(i_a,i_b,i_c)，获取三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)；

输入电压及定子电阻值计算模块，配置为基于所述三相晶闸管开关状态(f_a,f_b,f_c)，结合三相直线感应电机中变流器输出对地相电压值(u_a,u_b,u_c)，计算三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x；

磁链及电流状态方程构建模块，配置为基于三相直线感应电机的定子段覆盖比例a，构建定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程；

实时建模模块，配置为基于所述定子和转子的磁链状态方程以及电流状态方程，所述三相直线感应电机输入可变电压源(u_an,u_bn,u_cn)和虚拟定子电阻值R_x，获取三相直线感应电机切换过程的电流，实现三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现权利要求1-7任一项所述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现权利要求1-7任一项所述的三相直线感应电机分段供电切换过程的实时仿真建模方法。

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