[發明專利]一種直線感應電機穩態最小損耗控制方法及系統

有效

• 申請號: 201710161569.X
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106788065B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 徐偉;胡冬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/16;H02P21/00;H02P25/062
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種直線感應電機穩態最小損耗控制方法及系統，首先采集直線感應電機初級電流i_A、i_B，速度v₂，由v₂得到次級角頻率ω_r；基于直接磁場定向方法，由i_A、i_B、ω_r獲得電機次級磁鏈幅值ψ_dr、磁鏈角度θ₁，通過坐標變換由θ₁與i_A、i_B獲得初級d軸電流i_ds與初級q軸電流i_qs；結合電機電壓方程、磁鏈方程獲得電磁推力F；基于F、ω_r得到最優磁鏈值將ψ_dr、ω_r、i_ds、i_qs分別與對應的比較后經PI調節獲得初級d軸電流控制量初級q軸電流控制量初級d軸電壓控制量初級q軸電壓控制量再經坐標變換與SVPWM調制，控制逆變器驅動直線感應電機運行。可以在線快速計算直線感應電機最小損耗控制所需的最優磁鏈值，降低不同工況下的電機損耗，提升電機運行效率。

技術領域

本發明屬于直線感應電機技術領域，更具體地，涉及一種直線感應電機穩態最小損耗控制方法及系統。

背景技術

直線感應電機無需借助機械傳動結構便可產生直接推力，具有結構簡單、加減速度大、機械損耗小、維護量少等優勢，從而廣泛應用于工業領域，如城軌交通、伺服系統、傳送帶等。

然而直線感應電機由于初級開斷、初次級寬度不等的特殊結構，在運行時存在縱向邊端效應和橫向邊緣效應(統稱邊端效應)。邊端效應會導致電機參數變化劇烈，運行性能惡化，損耗上升，效率下降。同時，大部分直線感應電機，如城軌交通、傳送帶等，長期運行于輕載狀態。在恒定勵磁下將產生巨大銅耗，致使電機效率嚴重降低。

為提升直線感應電機運行效率，最小損耗控制策略可通過在線調節勵磁水平，降低電機損耗，從而實現效率優化。當前最小損耗控制策略主要可分為兩類：模型法與物理法。物理法通過在線測量電機輸入功率，利用智能算法不斷調整勵磁水平，直到實現損耗最小。模型法基于電機等效電路，通過建立電機損耗模型并在線求解最優磁鏈，從而實現效率優化。相較于物理法，模型法計算速度快，對控制器的硬件要求低；同時，由于模型法不存在收斂要求，可有效降低因控制算法引起的推力波動，因而適用于各類型電機與控制器。但模型法參數依賴性強，需要準確獲取電機參數才能實現最小損耗控制。受邊端效應的影響，直線感應電機參數變化復雜，各參數間存在嚴重耦合，難以獲得準確的損耗模型。對于直線感應電機，目前尚沒有相對全面且實用的損耗模型與最小損耗控制方法。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種直線感應電機穩態最小損耗控制方法及系統，引入邊端效應系數對勵磁電感、次級電阻加以修正，全面分析了直線感應電機的銅耗、鐵耗，建立了直線感應電機穩態損耗模型，并提出了最優磁鏈的通用解。可在不同工況下顯著降低直線感應電機損耗，提升電機運行效率。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種直線感應電機穩態最小損耗控制方法，包括：

(1)采集直線感應電機初級電流i_A、i_B，電機速度v₂，并由電機速度v₂計算得到電機次級角頻率ω_r；