[發(fā)明專利]機(jī)械并聯(lián)多電機(jī)的閉環(huán)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810847831.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN108880338B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康成偉;叢培城;汪忠海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司
• 主分類號(hào): H02P5/46
• 分類號(hào): H02P5/46
• 代理公司: 22214 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 田春梅

機(jī)械并聯(lián)多電機(jī)的閉環(huán)控制方法屬于多電機(jī)并聯(lián)的控制方法領(lǐng)域，該方法首先建立基于普通通訊設(shè)備的機(jī)械并聯(lián)多電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，該閉環(huán)控制系統(tǒng)求得并聯(lián)的多臺(tái)電機(jī)的當(dāng)前功率平均值，并將該平均功率值與當(dāng)前功率值進(jìn)行比較運(yùn)算，從而獲得增大、減小或繼續(xù)保持當(dāng)前轉(zhuǎn)矩給定值的調(diào)整依據(jù)，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)依據(jù)公知的電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制方法的電機(jī)調(diào)節(jié)控制；將由每個(gè)速度傳感器采集的各自對(duì)應(yīng)電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值與由預(yù)設(shè)的給定速度值進(jìn)行比較運(yùn)算，不斷更新每臺(tái)電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速值，實(shí)現(xiàn)基于速度閉環(huán)反饋的機(jī)械連接多電機(jī)并聯(lián)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。本發(fā)明通過引入平均功率的均衡比較算法大幅降低了變頻器控制器對(duì)控制參量的通訊即時(shí)性要求，并大幅降低了控制系統(tǒng)的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多電機(jī)并聯(lián)的控制方法領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)械并聯(lián)多電機(jī)的閉環(huán)控制方法。

背景技術(shù)

在實(shí)際工程中，通常采用齒輪箱等機(jī)械連接裝置將多臺(tái)功率較小的電機(jī)并聯(lián)組合在一起，以獲得較大的輸出轉(zhuǎn)矩。此種情況下的多電機(jī)輸出的總轉(zhuǎn)矩等于所連接的多個(gè)單臺(tái)電機(jī)各自所輸出轉(zhuǎn)矩之和，并且，由于機(jī)械連接裝置的齒輪公差、采樣誤差等特性，各個(gè)電機(jī)將會(huì)出現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩不平衡的情況，無法達(dá)到多電機(jī)同步輸出的效果，會(huì)出現(xiàn)不同電機(jī)處于部分牽引、部分制動(dòng)的不同工作狀態(tài)，使多電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不平衡進(jìn)而造成電網(wǎng)不平衡，甚至造成單臺(tái)電機(jī)過載保護(hù)的情況，無法保證系統(tǒng)正常工作。因此，當(dāng)要求總的輸出轉(zhuǎn)矩值恒定時(shí)，為避免出現(xiàn)上述多電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不平衡而造成電網(wǎng)不平衡或者單臺(tái)電機(jī)過載保護(hù)的情況，需要電機(jī)協(xié)同控制方案以便平均分配每個(gè)電機(jī)各自實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩值。由于電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速值均正比于電機(jī)的輸入電壓值，因此，可以通過控制電機(jī)的輸入電壓的方式來調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩值和轉(zhuǎn)速值。

現(xiàn)有常用的電機(jī)協(xié)同控制方案為機(jī)械并聯(lián)多電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)采用基于轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的主從控制方案，在所并聯(lián)的多臺(tái)電機(jī)中任選一臺(tái)電機(jī)設(shè)定為主電機(jī)，其余電機(jī)作為從電機(jī)，每一臺(tái)電機(jī)由一臺(tái)變頻器控制器進(jìn)行控制，控制主電機(jī)的變頻器控制器稱為主變頻器控制器，控制從電機(jī)的變頻器控制器稱為從變頻器控制器。主變頻器控制器通過采集主電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速值實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制策略，即：主變頻器控制器接收預(yù)設(shè)的給定速度值并與實(shí)際采集的主電機(jī)反饋速度值相比較，當(dāng)給定速度值大于主電機(jī)反饋速度值時(shí)，說明需要增大給定速度值以提高主電機(jī)的實(shí)際速度。而當(dāng)給定速度值小于主電機(jī)反饋速度值時(shí)，說明需要降低給定速度值以降低主電機(jī)的實(shí)際速度。同時(shí)，主變頻器控制器還根據(jù)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制策略所輸出的轉(zhuǎn)速值生成調(diào)整后的轉(zhuǎn)矩給定指令。從電機(jī)的從變頻器控制器與主變頻器控制器之間通過基于DSP芯片的光纖高速通訊設(shè)備實(shí)現(xiàn)超高速度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)高速通訊，接收主變頻器控制器發(fā)來的調(diào)整后的轉(zhuǎn)矩給定指令，并根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定指令求解電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流給定值，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算電機(jī)勵(lì)磁電流給定值，然后將求得的電機(jī)轉(zhuǎn)矩電流給定值和勵(lì)磁電流給定值作為輸入量對(duì)電機(jī)進(jìn)行公知的電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)跟隨的閉環(huán)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的轉(zhuǎn)速同步控制。

在該現(xiàn)有方案中，所采用的基于DSP芯片的光纖高速通訊設(shè)備可確保主、從變頻器控制器之間高速數(shù)據(jù)通訊的實(shí)時(shí)性和可靠性，但基于DSP芯片的光纖高速通訊設(shè)備成本高昂，而如果用普通工業(yè)以太網(wǎng)、MVB總線等通訊速率有限的普通通訊設(shè)備作為高速通訊設(shè)備的替代方案，則多個(gè)變頻器控制器之間數(shù)據(jù)高速通訊的即時(shí)性就無法獲得有效保障，各個(gè)從變頻器控制器將失去有效的閉環(huán)控制輸入量，導(dǎo)致從電機(jī)無法實(shí)時(shí)跟隨主電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而出現(xiàn)因各個(gè)電機(jī)輸出不平衡而造成的電網(wǎng)不平衡，甚至出現(xiàn)單臺(tái)電機(jī)過載保護(hù)的情況。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有基于速度反饋的機(jī)械并聯(lián)多電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)所依賴的DSP芯片的光纖高速通訊設(shè)備成本高昂，以及如果用普通通訊設(shè)備作為高速通訊設(shè)備的替代方案，則多個(gè)變頻器控制器之間數(shù)據(jù)高速通訊的即時(shí)性就無法獲得有效保障，各個(gè)從變頻器控制器將失去有效的閉環(huán)控制輸入量，導(dǎo)致從電機(jī)無法實(shí)時(shí)跟隨主電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而出現(xiàn)因各個(gè)電機(jī)輸出不平衡而造成的電網(wǎng)不平衡，或者出現(xiàn)單臺(tái)電機(jī)過載保護(hù)情況的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種機(jī)械連接多電機(jī)并聯(lián)的閉環(huán)控制方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：