[發明專利]一種直線牽引電機無速度傳感器控制系統速度估計方法

有效

• 申請號: 201810735184.4
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN108880379B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 葛興來;王惠民
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/24
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

一種直線牽引電機無速度傳感器控制系統速度估計方法，包括：根據次級反電動勢信號的α、β分量計算次級反電動勢信號的頻率；在此基礎上，利用前置濾波器濾除次級反電動勢的低次諧波，將濾波后的d?q軸反電動勢分量幅值歸一化處理，再變換到α?β軸下進行頻率估計，最后通過輸出濾波器來提升估計轉速信號的抗干擾能力。本方法可運用于離線仿真、在線實時仿真以及硬件在環仿真系統中，實現直線牽引電機運行在不同工況時的速度估計。本方法具有易于實現，計算負擔小，調諧參數少，魯棒性強的特點，彌補了現有直線牽引電機速度估計方法中計算負擔重，魯棒性低的技術問題。

技術領域

本發明屬于電力牽引交流傳動技術領域，涉及一種直線牽引電機無速度傳感器控制系統中的速度估計方法。

背景技術

作為新一代城市軌道交通系統，由直線牽引電機驅動的中低速磁浮列車是滿足速度、可靠性、穩定性和環境影響要求的最佳選擇。此外，與地鐵、輕軌等傳統的軌道交通相比，中低速磁懸浮列車具有更優異的性能，如轉彎半徑小、爬坡能力強、運行噪聲小、維護費用低等。在中低速磁浮車運行時，速度需要反饋到控制系統中，而利用傳統的機械式傳感器檢測速度會帶來維護不方便、易受環境影響等問題。為提高驅動系統的可靠性，無速度傳感器控制技術越來越得到人們的青睞。

與傳統的旋轉電機相比，由于直線電機的特殊結構，在運行過程中直線牽引電機會產生動態邊端效應，電機參數在不同運行工況發生顯著變化，增加直線電機速度估計的難度。因此，對于直線電機無速度傳感器控制系統中速度估計方法的研究需要進一步深入。

目前針對直線牽引電機無速度傳感器控制系統中的速度估計方法主要集中在智能控制技術，如線性神經網絡、模糊觀測器以及非線性預測控制等等，但是這些方法存在計算負擔沉重，調諧參數多和魯棒性低等問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題而提供一種易于實現，計算負擔小，調諧參數少，魯棒性強的一種直線牽引電機無速度傳感器控制系統速度估計方法，旨在適用離線仿真、在線實時仿真及硬件在環仿真系統，實現直線牽引電機在在牽引工況、負載牽引力突變工況、初級電阻突變工況、注入直流干擾信號工況以及注入交流干擾信號下的仿真，彌補了現有直線牽引電機速度估計方法中計算負擔重，魯棒性低的技術問題。

為實現上述發明目的，本發明的具體技術方案為：

直線牽引電機無速度傳感器系統速度估計仿真方法，利用同步參考坐標系鎖頻環(synchronous reference frame frequency-locked loop，SRF-FLL)，完成直線牽引電機不同工況下的速度估計。包括以下步驟：

(1)根據次級反電動勢信號的α、β分量計算次級反電動勢的頻率：

直線牽引電機的電壓模型為：

式(1)中：Ψ_s和Ψ_r分別為直線牽引電機的初級磁鏈矢量和次級磁鏈矢量，u_s和i_s分別為直線牽引電機的初級電壓矢量和初級電流矢量，且有：

Ψ_s＝[Ψ_sα Ψ_sβ]^TΨ_r＝[Ψ_rα Ψ_rβ]^T u_s＝[u_sα u_sβ]^T i_s＝[i_sα i_sβ]^T

L_m′、L_s′、L_r′、σ′分別代表考慮動態邊端效應后的直線牽引電機的勵磁電感、初級電感、次級電感和漏磁系數；R_s為直線牽引電機的初級電阻。