[發明專利]一種長定子直線同步電機接力式控制方法

有效

• 申請號: 201110142393.6
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102185559A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 王曉新;葛瓊璇;劉洪池;張樹田;秦峰;史黎明
• 申請（專利權）人: 上海磁浮交通發展有限公司;上海磁浮交通工程技術研究中心
• 主分類號: H02P25/06
• 分類號: H02P25/06;H02P6/06;H02P6/16
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

技術領域

本發明涉及一種電力電子與電力拖動領域的控制技術，具體涉及一種長定子直線同步電機接力式控制方法。

背景技術

目前，長定子直線同步電機作為一種新型運載工具，被應用于磁懸浮列車、電梯、傳送帶等作為驅動裝置，它具有效率高、爬坡能力強、轉彎半徑小等優點。直線電機由旋轉電機演變而來，將旋轉電機沿半徑方向展開平鋪，旋轉電機就變成直線電機了，定子鐵心和繞組沿軌道布置，轉子變成了動子。由牽引供電系統對定子繞組通以三相交流電產生行波磁場，推動動子前進。長定子直線電機定子比動子長很多，只有動子覆蓋部分的定子才起到推動動子前進的作用，未覆蓋部分的定子繞組的阻抗只會消耗能量。如果全程供電，能量浪費將是巨大的，對變流器容量也要求極高。因此必須采用分段供電方式，定子被分成若干段，變流器單元與定子段之間采用接觸器開關進行連接，通過接觸器的開合，選擇要被供電的定子段。采用定子段換步的方法進行分段供電，牽引供電系統只對動子所處的定子段通電，這樣可以降低損耗提高效率。

常用的換步方法為蛙跳法、兩步法、三步法。從經濟實用角度講，兩步法最實用。如圖1所示，兩步法時，直線電機有左右兩套定子繞組，兩側定子段繞組交錯排列，有兩臺變頻器單元，分別對一側定子段繞組供電。換步時，一側定子段要切換到下一段時刻，電流停止，這一側牽引力降到零，但另一側定子段還在供電，總牽引力降低為原來的一半，如此可以保持了牽引力的連續性。

由于變頻器單元、牽引控制系統（Propulsion?Control?System簡稱PCS）都固定在地面上，當軌道長度增加時，變頻器單元連接到動子所處定子段繞組的饋電電纜就越來越長，損耗在上面的電能越來越大，效率越來越低；另一方面牽引控制系統獲取反饋信息和發出控制信號的延時也越來越長。因此如圖1所示，牽引控制和供電系統也分區設置，每隔一定距離設置一個分區，每個分區都有一套牽引控制系統和2臺變流器單元，每個分區牽引供電系統只對到達本分區的動子進行管理控制。當動子跨越分區時，就要與下一分區牽引供電系統進行控制權的交接。交接之前分區之間要通訊溝通，為了順利交接，相鄰分區必須交換同步數據。常用的通訊方式是以太網、PROFIBUS等現場總線，這些方式速度慢、實時性差，易受電磁干擾，滿足不了同步數據的實時高速要求。如果相鄰分區數據不同步，并且分區交接是在定子段供電時刻一次性完成，由于兩個牽引控制系統計算的不一致，可能使得變頻器單元輸出幅值和頻率在交接瞬間發生跳變，造成變流器電流波動，嚴重時引起變頻器過流保護，并且電流的波動會引起直線電機力矩的突變，對動子的速度有影響，如果動子是運送乘客的列車，那么乘客也會感到不舒適。因此怎樣和兩步法結合在一起實現控制權的順利交接成為難點。

發明內容

本發明公開了一種長定子直線同步電機接力式控制方法，保證相鄰分區通訊的準確性、控制的一致性、維持了動子的穩定運行，提高了系統可靠性。

為實現上述目的，本發明公開了一種長定子直線同步電機接力式控制方法，其特點是，該方法包含以下步驟：

步驟1?分區n牽引控制系統全控長定子，分區n+1牽引控制系統待命，并相鄰分區牽引控制系統之間利用反射內存網進行數據同步；

步驟1.1?分區n牽引控制系統驅動若干臺變流器單元向長定子供電，并控制動子的位置環、速度環和電流環；

步驟1.2?分區n+1牽引控制系統采集數據對位置環、速度環和電流環計算；

步驟1.3?分區n牽引控制系統與分區n+1牽引控制系統通過反射內存網交換同步數據包；

步驟1.4?分區n+1牽引控制系統刷新數據；

步驟1.5?分區n牽引控制系統校驗分區n+1牽引控制系統的數據；

步驟2?分區n牽引控制系統半控長定子，分區n+1牽引控制系統協從控制；

步驟2.1?分區n牽引控制系統轉為半控狀態，負責動子的位置和速度閉環控制，并通過供電長定子驅動動子行駛；

步驟2.2?分區n+1牽引控制系統轉為協從狀態，接收分區n牽引控制系統的電流給定指令，并通過供電長定子驅動動子行駛；

步驟3?分區n牽引控制系統協從控制長定子，分區n+1牽引控制系統半控長定子；

步驟3.1?分區n牽引控制系統進入協從狀態；

步驟3.2?分區n+1牽引控制系統升為半控狀態，負責動子的位置、速度閉環控制，并通過供電長定子驅動動子行駛；

步驟3.3?分區n+1牽引控制系統向分區n牽引控制系統發出電流給定指令，分區n+1牽引控制系統與分區n牽引控制系統之間交替內部控制權；