[发明专利]一种直线牵引电机无速度传感器控制系统速度估计方法

说明书

一种直线牵引电机无速度传感器控制系统速度估计方法，包括：根据次级反电动势信号的α、β分量计算次级反电动势信号的频率；在此基础上，利用前置滤波器滤除次级反电动势的低次谐波，将滤波后的d‑q轴反电动势分量幅值归一化处理，再变换到α‑β轴下进行频率估计，最后通过输出滤波器来提升估计转速信号的抗干扰能力。本方法可运用于离线仿真、在线实时仿真以及硬件在环仿真系统中，实现直线牵引电机运行在不同工况时的速度估计。本方法具有易于实现，计算负担小，调谐参数少，鲁棒性强的特点，弥补了现有直线牵引电机速度估计方法中计算负担重，鲁棒性低的技术问题。

技术领域

本发明属于电力牵引交流传动技术领域，涉及一种直线牵引电机无速度传感器控制系统中的速度估计方法。

背景技术

作为新一代城市轨道交通系统，由直线牵引电机驱动的中低速磁浮列车是满足速度、可靠性、稳定性和环境影响要求的最佳选择。此外，与地铁、轻轨等传统的轨道交通相比，中低速磁悬浮列车具有更优异的性能，如转弯半径小、爬坡能力强、运行噪声小、维护费用低等。在中低速磁浮车运行时，速度需要反馈到控制系统中，而利用传统的机械式传感器检测速度会带来维护不方便、易受环境影响等问题。为提高驱动系统的可靠性，无速度传感器控制技术越来越得到人们的青睐。

与传统的旋转电机相比，由于直线电机的特殊结构，在运行过程中直线牵引电机会产生动态边端效应，电机参数在不同运行工况发生显著变化，增加直线电机速度估计的难度。因此，对于直线电机无速度传感器控制系统中速度估计方法的研究需要进一步深入。

目前针对直线牵引电机无速度传感器控制系统中的速度估计方法主要集中在智能控制技术，如线性神经网络、模糊观测器以及非线性预测控制等等，但是这些方法存在计算负担沉重，调谐参数多和鲁棒性低等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题而提供一种易于实现，计算负担小，调谐参数少，鲁棒性强的一种直线牵引电机无速度传感器控制系统速度估计方法，旨在适用离线仿真、在线实时仿真及硬件在环仿真系统，实现直线牵引电机在在牵引工况、负载牵引力突变工况、初级电阻突变工况、注入直流干扰信号工况以及注入交流干扰信号下的仿真，弥补了现有直线牵引电机速度估计方法中计算负担重，鲁棒性低的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明的具体技术方案为：

直线牵引电机无速度传感器系统速度估计仿真方法，利用同步参考坐标系锁频环(synchronous reference frame frequency-locked loop，SRF-FLL)，完成直线牵引电机不同工况下的速度估计。包括以下步骤：

(1)根据次级反电动势信号的α、β分量计算次级反电动势的频率：

直线牵引电机的电压模型为：

式(1)中：Ψ_s和Ψ_r分别为直线牵引电机的初级磁链矢量和次级磁链矢量，u_s和i_s分别为直线牵引电机的初级电压矢量和初级电流矢量，且有：

Ψ_s＝[Ψ_sα Ψ_sβ]^TΨ_r＝[Ψ_rα Ψ_rβ]^T u_s＝[u_sα u_sβ]^T i_s＝[i_sα i_sβ]^T

L_m′、L_s′、L_r′、σ′分别代表考虑动态边端效应后的直线牵引电机的励磁电感、初级电感、次级电感和漏磁系数；R_s为直线牵引电机的初级电阻。