[發(fā)明專利]一種礦用自卸車變流驅(qū)動控制系統(tǒng)及算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210789758.2
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN115037209A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亮;李斌;張亞鵬;張莉;褚福陽;房康寧;王冠;顧程鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 徐州徐工礦業(yè)機(jī)械有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/13;H02P21/00;H02P21/05;H02P25/02;H02P27/06;H02P5/74;B60P1/04
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 史海濤

本發(fā)明涉及一種礦用自卸車變流驅(qū)動控制系統(tǒng)及算法，屬于工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，其控制系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、整流器、勵(lì)磁控制器、電阻柵、逆變器1、逆變器2、交流異步電機(jī)1和交流異步電機(jī)2構(gòu)成，發(fā)動機(jī)與同步發(fā)電機(jī)同軸連接，通過勵(lì)磁控制器輸出的三相交流電經(jīng)過整流器整流后，通過逆變器控制異步電機(jī)，電阻柵與整流器連接。算法為使用全速域高性能矢量控制策略，對交流異步電機(jī)采用全速域磁鏈觀測，高性能電流解耦控制，并基于最大轉(zhuǎn)矩弱磁控制策略，進(jìn)行基于工況識別的電驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合優(yōu)化控制。本發(fā)明使得車輛獲得極好的車速控制效果、駕駛更加舒適穩(wěn)定并提升了礦用自卸車的運(yùn)行性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種礦用自卸車變流驅(qū)動控制系統(tǒng)及算法，屬于工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

礦用自卸車是露天礦山開采和大規(guī)模土方建設(shè)中的重要關(guān)鍵設(shè)備之一，主要用于各種松散物料的運(yùn)輸。重型礦卡運(yùn)載能力強(qiáng)、機(jī)動性高、工作效率高，在全球各大露天礦山中廣泛使用。大功率變頻驅(qū)動技術(shù)作為重型礦卡關(guān)鍵技術(shù)之一，是世界各大礦山設(shè)備生產(chǎn)廠商提升產(chǎn)品核心競爭力的重要保證。當(dāng)前國內(nèi)礦用自卸車的變流系統(tǒng)驅(qū)動算法以直接轉(zhuǎn)矩控制為主，優(yōu)點(diǎn)是控制算法簡單，動態(tài)響應(yīng)快；缺點(diǎn)也很明顯，即低速時(shí)因開關(guān)頻率低導(dǎo)致較高的電流畸變和較大的轉(zhuǎn)矩脈動，又因開關(guān)頻率不固定的原因在高速時(shí)又會出IGBT較高的開關(guān)頻率，導(dǎo)致IGBT損耗增大和使用壽命降低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種礦用自卸車變流驅(qū)動控制系統(tǒng)及算法，依托礦用自卸車的動力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)的整合，提升重型礦卡的運(yùn)行性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種礦用自卸車變流驅(qū)動控制系統(tǒng)，由發(fā)動機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、整流器、勵(lì)磁控制器、電阻柵、逆變器1、逆變器2、交流異步電機(jī)1和交流異步電機(jī)2構(gòu)成；

其中，所述發(fā)動機(jī)與同步發(fā)電機(jī)同軸連接，所述同步發(fā)電機(jī)通過勵(lì)磁控制器調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，輸出的三相交流電經(jīng)過整流器整流后，分別通過逆變器1、逆變器2控制異步電機(jī)1、異步電機(jī)2，所述電阻柵與整流器連接。

進(jìn)一步的，交流異步電機(jī)使用全速域高性能矢量控制策略，對交流異步電機(jī)采用全速域磁鏈觀測，高性能電流解耦控制，并基于最大轉(zhuǎn)矩弱磁控制策略，進(jìn)行基于工況識別的電驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合優(yōu)化控制。

進(jìn)一步的，所述交流異步電機(jī)通過全階閉環(huán)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器進(jìn)行全速域磁鏈觀測。

進(jìn)一步的，所述磁鏈觀測器由開環(huán)電流模型和自適應(yīng)電壓模型組成。

進(jìn)一步的，所述磁鏈觀測器通過配置閉環(huán)特征值進(jìn)行電流—電壓模型之間的平滑切換，并進(jìn)行相位補(bǔ)償,消除相移項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)全速域磁鏈觀測。

進(jìn)一步的，所述高性能電流解耦控制采用基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的模型設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，所述高性能電流解耦控制：將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸設(shè)在轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶可希ㄟ^坐標(biāo)變換后，定子電流分解為勵(lì)磁部分和轉(zhuǎn)矩部分，對控制系統(tǒng)完成解耦控制。

進(jìn)一步的，所述基于工況識別的電驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合優(yōu)化控制根據(jù)駕駛員指令以及當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速對車輛工況進(jìn)行識別，建立基于工況的狀態(tài)機(jī)控制。

進(jìn)一步的，在各個(gè)工況下，將駕駛員指令解析后進(jìn)行發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁聯(lián)動控制，建立基于轉(zhuǎn)速判斷與轉(zhuǎn)速限制的雙電機(jī)控制策略。

進(jìn)一步的，所述雙電機(jī)控制策略為雙電機(jī)的轉(zhuǎn)矩/功率分配自適應(yīng)控制。

本發(fā)明的有益效果是：

車輛無論在低速段還是高速段都能夠獲得極好的車速控制效果；車輛轉(zhuǎn)矩脈動極小，駕駛更加舒適穩(wěn)定；在轉(zhuǎn)向差速工況、打滑工況、啟動工況、制動工況下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩/功率分配自適應(yīng)方案，提升重型礦卡的運(yùn)行性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)框圖；