[發明專利]一種高速列車異步牽引電機方波單環弱磁控制方法有效
| 申請號： | 201710409028.4 | 申請日： | 2017-06-02 |
| 公開（公告）號： | CN107359834B | 公開（公告）日： | 2020-06-19 |
| 發明（設計）人： | 方曉春;楊中平;林飛;李華;朱龍勝;孫湖 | 申請（專利權）人： | 北京交通大學 |
| 主分類號： | H02P21/00 | 分類號： | H02P21/00 |
| 代理公司： | 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392 | 代理人： | 董琪 |
| 地址： | 100044*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 高速 列車 異步 牽引 電機 方波 單環弱磁 控制 方法 | ||
1.一種高速列車異步牽引電機方波單環弱磁控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1，根據直流側母線電壓確定逆變器可輸出最大電壓Usmax；
步驟2，在同步坐標系下，當異步牽引電機未進入方波工況時，異步電機的d軸電壓usd＝usd1，q軸電壓usq＝usq1，當異步牽引電機進入方波工況后，d軸電壓usd＝usd1，q軸電壓
步驟3，將q軸電流誤差通過弱磁PI控制器調節轉子磁鏈大小，并通過簡化q軸電流開環傳遞函數以設計該弱磁PI調節器；
步驟3中，所述弱磁PI調節器的設計方法：
(1)根據d軸電流和q軸電流的關系表達式得出定子電流d軸分量和定子電流q軸分量的開環傳遞函數；
所述d軸電流和q軸電流的關系表達式為：
所述開環傳遞函數的表達式為：
式中，Rs為異步牽引電機定子電阻，kp3和ki3為弱磁PI調節器的參數，s為微分算子，ωe為異步牽引電機定子角頻率，Ls為異步牽引電機定子電感，σ為漏感系數，Td為時間常數，大小根據實際異步牽引電機平臺延時和控制器帶寬確定；
(2)令1+sTd≈sTd，將開環傳遞函數簡化為：
其中，τ＝kp3/ki3；
(3)采用三階最佳設計法獲得弱磁PI調節器的參數為：
所述弱磁PI調節器的輸入為q軸電流的指令值與實際值的差值，輸出為弱磁量Δψr，根據弱磁PI調節器的輸入得到弱磁量Δψr，如式(9)所示：
q軸電流的指令值根據轉矩指令Te計算得到，d軸電流的指令值由當前轉子磁鏈ψr計算得到；式(9)得到的弱磁量Δψr用于調節當前轉子磁鏈ψr，從而調節d軸電流的指令值進而實現q軸電流的調節，使q軸電流的實際值與指令值一致，完成輸出轉矩的控制；
步驟4，根據切換控制策略，實現異步牽引電機的雙電流環矢量控制和方波單環弱磁控制的平滑切換；通過判斷q軸電壓usq1和的大小確定是否進入方波弱磁控制：當時，采用雙電流環矢量控制策略；當時，采用方波單環弱磁控制策略；同時，當時，使能弱磁PI調節器，保證q軸電流的跟蹤響應能力。
2.根據權利要求1所述的高速列車異步牽引電機方波單環弱磁控制方法，其特征在于：步驟1中，在方波工況下，逆變器可輸出最大電壓為：
公式(1)中，Udc為直流側母線電壓；
所述直流側母線電壓Udc通過AD采樣得到。
3.根據權利要求1所述的高速列車異步牽引電機方波單環弱磁控制方法，其特征在于：步驟2中，當異步牽引電機進入方波工況后，計算電壓指令部分，q軸電壓不再依賴q軸電流環，只保留d軸電流環；此時，q軸電壓usq通過d軸電壓usd和逆變器可輸出最大電壓Usmax計算得到。
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