[发明专利]用于双三相直线感应电机的无速度传感器均流控制方法

说明书

本发明涉及一种用于双三相直线感应电机的无速度传感器均流控制方法，该方法根据双三相直线感应电机的常规数学模型推导出等效降阶数学模型；根据所述的降阶数学模型实现基于带次优多重渐消因子扩展卡尔曼滤波器的速度估计算法；根据磁场定向思想，实现基于次级磁场定向的平均转矩电流控制策略；根据所述的速度估计算法和所述的次级磁场定向电流控制策略，实现基于带次优多重渐消因子扩展卡尔曼滤波器的双三相直线感应电机无速度传感器均流控制方法，克服了机械式传感器带来的硬件成本高、控制复杂、系统稳定性和可靠性降低等缺陷。

技术领域

本发明涉及电力拖动技术领域，具体涉及一种用于双三相直线感应电机的无速度传感器均流控制方法。

背景技术

与旋转电机相比，直线电机能够将电能直接转换为直线运动的机械能，而不需任何中间传动装置，具有机械结构简单、重量体积小、机械摩擦损耗低等优点。短初级长次级直线感应电机运行耗能小、功率因数高，目前已被广泛应用于轨道交通、货物输送、办公自动化等多种领域。

作为传动系统的核心装置，直线电机的控制直接影响着整个系统的性能。而在感应电机的高性能调速控制系统中，无论是矢量控制方法还是直接转矩控制方法，一般都需要用到动子的速度或位置等信息。目前普遍采用的手段是在动子轴上安装机械式传感器，如霍尔传感器、光电编码器、旋转变压器等等，实时测量电机动子的速度和位置，以实现精准的速度和位置闭环控制。使用机械式传感器测量动子速度和位置精度较高，但是也存在着一些不足：

(1)沿动子轴向安装机械式传感器增大了电机的占用空间，同时要求具有较高的同轴度，对机械加工精度要求比较高；

(2)机械式传感器信号容易受到电磁干扰的影响，且提高了系统的控制复杂度；

(3)机械式传感器对运行环境有较高的要求，易受环境温度、湿度、振动等影响，恶劣工作环境会严重影响其测量精度；

(4)提高了系统的硬件成本，降低了系统的可靠性和稳定性。

在直线电机传动系统中，为提高功率等级，往往在初级侧采用两套三相绕组，以增大输出电磁力。但是由此也带来了双三相绕组电流不均衡、输出电磁力脉动较大等问题，严重影响输出电磁力质量和系统的拖动性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于双三相直线感应电机的无速度传感器均流控制方法，以解决机械式传感器带来的硬件成本高、控制复杂、系统稳定性和可靠性降低以及双三相绕组电流不均等问题。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种用于双三相直线感应电机的无速度传感器均流控制方法，该方法主要包括三个部分：系统建模、速度估计、电流控制；

具体的，系统建模模块主要是根据双三相直线感应电机在静止αβ坐标系下的常规数学模型，推导出等效降阶数学模型；

具体的，速度估计模块是根据双三相直线感应电机的等效降阶数学模型，推导出系统的五阶状态方程；对状态方程离散化处理；根据离散化状态方程实现基于带次优多重渐消因子扩展卡尔曼滤波器的速度估计；

具体的，电流控制模块为，求取双三相绕组电流在同步旋转坐标系下的dq分量并计算平均励磁电流和平均转矩电流，参与控制；根据平均励磁电流和平均转矩电流，计算出次级磁场定向下的次级磁链、转差角速度、给定平均转矩电流；实现级磁场定向的平均转矩电流控制策略，使得两套三相绕组转矩电流平均值保持恒定。

本发明具体包括如下步骤：

步骤1：按如下方法对双三相直线感应电机系统进行建模：