[发明专利]一种高速列车异步牵引电机方波单环弱磁控制方法

说明书

本发明涉及一种高速列车异步牵引电机方波单环弱磁控制方法，包括以下步骤：步骤1，确定逆变器可输出最大电压U_smax；步骤2，当异步牵引电机未进入方波工况时，d轴电压u_sd＝u_sd1，q轴电压u_sq＝u_sq1，当进入方波工况后，d轴电压u_sd＝u_sd1，q轴电压步骤3，根据d、q轴电流关系设计弱磁PI调节器；步骤4，根据切换控制策略，当时，采用双电流环矢量控制策略；当时，采用方波单环弱磁控制策略。采用方波单环弱磁控制策略，提高了电流的跟踪响应能力，进而提高了电流瞬态响应能力；实现双电流环矢量控制和方波单环弱磁控制的平滑过渡，保证在切换控制策略时异步牵引电机不存在电流和电压冲击。

技术领域

本发明涉及牵引电机控制领域，具体说是一种高速列车异步牵引电机方波单环弱磁控制方法。

背景技术

在大功率牵引传动系统中，为了降低开关损耗，使逆变器更加紧凑和轻量化，逆变器在牵引电机进入弱磁区之后，通常会进入方波工况以充分利用直流母线电压并降低逆变器的开关频率。牵引电机进入方波之后，基波电压的幅值保持不变，只有基波电压的矢量角可调，而传统双电流环矢量控制策略需要对电机定子电压的幅值和角度随时保持可控，如果在方波下仍采用传统双电流环矢量控制策略，会因两电流控制器相互冲突造成饱和，甚至影响电机正常运行。因此，需要针对方波工况提出合适的控制策略。

目前，针对于异步牵引电机在方波工况运行，普遍采用方波电流开环控制策略，即切除双电流环，如图1所示，即在电机未进入方波工况前，采用传统的双电流环矢量控制策略，在电机进入方波后，切除双电流环，电压指令完全由前馈计算得到。切除电流环后，为了解决电流跟踪响应能力下降的问题，需要通过转矩电流误差对转差频率进行补偿。

但是，方波电流开环控制策略存在以下缺点：

1、切除双电流环，电流处于开环控制，无法保证实际电流对指令值跟随；

2、由于控制器中积分项影响，切除控制双电流环时，可能出现电压突变，造成电机控制性能下降，甚至影响正常工作。

发明内容

针对现有控制方案中电流跟踪响应能力差以及切换时存在电压突变的问题，在传统矢量控制策略的基础上，本发明提供了一种高速列车异步牵引电机方波单环弱磁控制方法，主要目的有以下两点：

1、实现d、q轴电流闭环控制，提高d、q轴电流的跟踪能力，进而提高电流瞬态响应能力；

2、实现双电流环矢量控制和方波单环弱磁控制的平滑过渡，保证在切换控制策略时异步牵引电机不存在电流和电压冲击。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种高速列车异步牵引电机方波单环弱磁控制方法，包括以下步骤：

步骤1，根据直流侧母线电压确定逆变器可输出最大电压U_smax；

步骤2，在同步坐标系下，当异步牵引电机未进入方波工况时，异步电机的d轴电压u_sd＝u_sd1，q轴电压u_sq＝u_sq1，当异步牵引电机进入方波工况后，d轴电压u_sd＝u_sd1，q轴电压

步骤3，q轴电流误差通过PI调节器调节转子磁链大小，并简化q轴电流传递函数以设计弱磁PI调节器；