[發(fā)明專(zhuān)利]懸掛式磁懸浮列車(chē)系統(tǒng)多模態(tài)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810884033.5
• 申請(qǐng)日: 2018-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108974055B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪濤;韓樹(shù)人;袁勝利;胡海林;張江華;楊斌;楊杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江西理工大學(xué);西南交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B61L27/00
• 分類(lèi)號(hào): B61L27/00;B60L13/04;B61B13/08
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

本發(fā)明提供了一種懸掛式磁懸浮列車(chē)系統(tǒng)多模態(tài)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)控制方法。懸掛式磁懸浮列車(chē)在軌道上運(yùn)行時(shí)，根據(jù)列車(chē)所處狀態(tài)提供不同的直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)策略，當(dāng)列車(chē)處于空載啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，提供轉(zhuǎn)差頻率控制；當(dāng)列車(chē)處于平直負(fù)載或下坡運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)中斷程序切換到矢量控制；當(dāng)檢測(cè)到列車(chē)處于上坡或轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，切換到直接推力控制。通過(guò)檢測(cè)單元檢測(cè)列車(chē)所處狀態(tài)，切換不同的控制方法，可以實(shí)現(xiàn)懸掛式磁懸浮走行系統(tǒng)的多模態(tài)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)，大大降低能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及懸掛式磁懸浮空中軌道交通領(lǐng)域，特指懸掛式直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，城市的發(fā)展越來(lái)越迅速，人們的出行方式有了更多選擇，但隨之也帶來(lái)了交通擁堵及環(huán)境污染的問(wèn)題，成為城市發(fā)展的瓶頸。為解決這些問(wèn)題，應(yīng)大力發(fā)展城市公共軌道交通系統(tǒng)，懸掛式磁懸浮空中軌道交通系統(tǒng)作為一種新型軌道交通制式，有利于改善城市公共交通環(huán)境，解決“最后一公里”問(wèn)題，改變?nèi)说某鲂蟹绞剑⑶艺加霉部臻g及土地更少，最終會(huì)推動(dòng)稀土冶金、現(xiàn)代制造、新能源、旅游觀光等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)。

長(zhǎng)定子直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)作為一種新型的直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，加速快，爬坡能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)彎半徑小，選線(xiàn)靈活，可作為懸掛式磁懸浮軌道交通系統(tǒng)的牽引機(jī)構(gòu)。對(duì)于懸掛式直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)的控制策略，為了獲得理想的控制效果，通常采用轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接推力控制。各種直線(xiàn)電機(jī)控制方式，包括轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接推力控制以及由它們衍變改進(jìn)得到的控制策略，對(duì)于直線(xiàn)電機(jī)本身來(lái)說(shuō)，只是最后發(fā)出的電壓矢量有所不同。懸掛式磁懸浮列車(chē)作為一種公共交通工具，長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)載運(yùn)行，經(jīng)常性啟動(dòng)制動(dòng)，突發(fā)狀況下的快速響應(yīng)，以及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行低噪聲低抖動(dòng)等，都要求有一個(gè)優(yōu)異的控制策略。

發(fā)明內(nèi)容

通常情況下，單獨(dú)的轉(zhuǎn)差控制、矢量控制或直接推力控制難以全面滿(mǎn)足這些多種多樣的性能要求，因此，在設(shè)計(jì)懸掛式直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略時(shí)，需要綜合考慮其他控制方法的特點(diǎn)，提出一種將這三種控制方式有機(jī)結(jié)合在一起的混合控制方法，取長(zhǎng)補(bǔ)短，使得用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際控制系統(tǒng)不同模態(tài)的要求，靈活地選擇最有效的控制方式，而且這三種控制方式之間的切換可以在線(xiàn)進(jìn)行，不需要硬件的改動(dòng)，使控制方法能夠適應(yīng)多模態(tài)控制。

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)懸掛式磁懸浮系統(tǒng)的多模態(tài)設(shè)計(jì)直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)控制策略，其目的在于不同工況下應(yīng)用不同驅(qū)動(dòng)策略，主要是獲得良好的控制效果，使得控制智能化，功耗節(jié)能化。

為實(shí)現(xiàn)上述控制策略，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：懸掛式磁懸浮走行系統(tǒng)多模態(tài)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)控制方法，其中，懸掛式磁懸浮列車(chē)系統(tǒng)包括軌道系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和轎廂系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、懸浮控制系統(tǒng)，軌道系統(tǒng)通過(guò)立柱懸于空中，轎廂系統(tǒng)通過(guò)懸掛系統(tǒng)懸掛在軌道系統(tǒng)的垂直下方，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)協(xié)同作用，驅(qū)動(dòng)轎廂系統(tǒng)在軌道系統(tǒng)中前進(jìn)，該方法包括：

(1)轉(zhuǎn)差頻率控制：

由直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)動(dòng)子磁場(chǎng)角速度ω_r，轉(zhuǎn)差角速度ω_s得到定子磁場(chǎng)角速度ω_e，由直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)的電壓方程和磁鏈方程得到定子電壓與角速度的關(guān)系，經(jīng)坐標(biāo)變換得到SVPWM逆變器的三相電壓控制信號(hào)，經(jīng)逆變器輸出信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

(2)矢量控制：

采用速度作為控制信號(hào)，產(chǎn)生速度誤差信號(hào)經(jīng)PI控制生成推力分量i_sq，經(jīng)過(guò)磁通控制產(chǎn)生與直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)磁通觀測(cè)到的ψ_rd比較產(chǎn)生磁鏈誤差，通過(guò)PI控制生成勵(lì)磁分量i_sd，兩路電流信號(hào)經(jīng)電壓解耦控制生成兩相電壓信號(hào)，經(jīng)坐標(biāo)變換得到SVPWM逆變器的三相電壓控制信號(hào)，經(jīng)逆變器輸出信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

(3)直接推力控制：