[发明专利]一种直线感应电机驱动系统稳态最小损耗控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种直线感应电机驱动系统稳态最小损耗控制方法及系统，首先采集直线感应电机初级电流i_A、i_B，速度v₂，由v₂得到次级角频率ω_r；基于直接磁场定向方法，由i_A、i_B、ω_r获得电机次级磁链幅值ψ_dr、磁链角度θ₁，通过坐标变换由θ₁与i_A、i_B获得初级d轴电流i_ds与初级q轴电流i_qs；结合电机电压方程、磁链方程获得电磁推力F；基于F、ω_r与直线感应电机驱动系统损耗模型得到最优磁链值将ψ_dr、ω_r、i_ds、i_qs分别与对应的比较后经PI调节获得初级d轴电流控制量初级q轴电流控制量初级d轴电压控制量初级q轴电压控制量再经坐标变换与SVPWM调制，控制逆变器驱动直线感应电机运行。可在不同工况下同时有效降低直线感应电机损耗与逆变器损耗，提升驱动系统整体运行效率。

技术领域

本发明属于直线感应电机领域，更具体地，涉及一种直线感应电机驱动系统稳态最小损耗控制方法和系统。

背景技术

直线感应电机由旋转感应电机衍变而来，通过初级三相电流建立气隙行波磁场，并在次级感应产生涡流，初、次级相互作用从而产生直接推力，因此特别适用于直线直驱场合，如轨道交通、直线伺服系统等。由于采用直驱省去了中间传动装置，直线感应电机还具有加减速度大、机械磨损小、噪音小等优势，近年来得到广泛发展与应用。

但与此同时，由于直线感应电机的机械气隙一般较大(出于运行安全考虑)，励磁电感小、励磁电流大，损耗大、效率低。而在直线感应电机运行过程中，由于受纵向边端效应与横向边缘效应(统称边端效应)影响，励磁电感随着速度的上升严重衰减，此时需要更大的励磁电流才能建立所需的气隙磁场，从而导致电机损耗上升、运行效率降低。另一方面，较大的励磁电流亦会引起逆变器导通损耗与开关损耗的上升，导致逆变器效率下降。因此，整个直线感应电机驱动系统效率相比传统旋转感应电机驱动系统较低，严重制约了直线感应电机驱动系统在大功率场合的应用与发展。

为降低直线感应电机驱动系统损耗，需要在满足电磁推力的同时，在线调节电机励磁电流，减小因励磁电流过大引起的电机损耗与逆变器损耗。最小损耗控制策略可通过建立损耗模型继而求解最优磁链来降低损耗，或者借助智能算法不断在线调整励磁以获得最小损耗，前者称为模型法，后者称为物理法。由于物理法需要很快的算法收敛速度，对控制器的计算性能要求很高，不可避免地引起系统硬件成本的上升，因而不具备广泛应用条件与价值。相比之下，模型法凭借其较小的计算量与高效的求解等优势，无需借助额外的硬件便可直接嵌入控制器中，因而成本低、适用性更广。当前针对基于模型法的直线感应电机驱动系统最小损耗控制策略研究，多集中在电机本身，而忽略了逆变器的损耗问题，未能对直线感应电机驱动系统损耗进行整体研究，缺乏系统级的最小损耗控制策略。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直线感应电机驱动系统稳态最小损耗控制方法和系统，其目的在于基于直线感应电机损耗模型与逆变器损耗模型，建立直线感应电机驱动系统损耗模型得到使直线感应电机驱动系统损耗最小时的最优磁链值。本发明可在不同工况下同时有效降低直线感应电机损耗与逆变器损耗，提升驱动系统整体运行效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直线感应电机驱动系统稳态最小损耗控制方法，包括：

(1)采集直线感应电机初级电流i_A、i_B，电机速度v₂，并由电机速度v₂计算得到电机次级角频率ω_r；