[发明专利]一种直线电机牵引系统无电流传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种直线电机无电流传感器控制方法，该方法包括以下步骤：根据直线电机牵引系统的硬件电路测量得到直线电机牵引系统动子1的相电流测量值，由读数头和光栅尺测量得到直线电机牵引系统动子1的动子电角度θ₁和直线电机牵引系统动子2的动子电角度θ₂；直线电机牵引系统动子1的有电流传感器控制；计算直线电机牵引系统动子1的dq轴估测电流；计算直线电机牵引系统动子2的dq轴估测电流；直线电机牵引系统动子2的无电流传感器控制：直线电机牵引系统的无电流传感器控制。本发明显著减少电流传感器的使用数量，降低驱动系统的硬件成本，减小控制系统体积，增强控制系统的可靠性与安全性，减少测试和校正电流传感器的工作量。

技术领域

本发明属于电机驱动与控制技术领域，尤其涉及一种直线电机牵引系统无电流传感器控制方法。

背景技术

众所周知，电流滞环控制具有鲁棒性强、响应速度快和结构简单等优势，因此获得了广泛的关注和应用。

直线电机牵引系统是多电机牵引系统，这就意味着电流传感器的使用数量明显增加，导致相应的故障率随之增加。因此有必要对直线电机牵引系统实行电流传感器容错控制。一般情况下，单个电机电流滞环控制的实现需要三个电流传感器的使用。一个直流母线电流传感器和两个相电流传感器。目前，电流传感器容错控制主要包括以下三类：

(1)单直流母线电流传感器容错控制

此方法通过硬件电路测量外部直流母线电流，根据相电流与母线电流的对应关系来重构三相电流。尽管此方法结构简单，易于实现，对硬件要求低，但一个采样周期内只能测得一相电流，无法保证三相电流在短时间内获得均等的重构机会。一旦出现某一相电流长期得不到更新，那么三相电流的重构值的精度无法得到保证，降低了驱动系统的控制性能。

(2)单相电流传感器容错控制

此方法通过硬件电路只能测得一相电流，另外两相电流一直得不到更新。虽然不增加硬件系统的成本，但是仅依靠残存的一个相电流来重构三相电流，这势必导致电流误差较大，控制效果不太理想，无法满足高性能要求的驱动系统，也不能保证驱动系统的安全性和可靠性。

(3)无电流传感器容错控制

目前现有的无电流传感器控制多是基于单电机驱动系统考虑的，根据外部直流母线电压、动子位置角和电机的数学模型来计算三相电流。但是，数学模型需要用到精确的电机的参数来确保三相电流的计算精度。而电机参数的严格要求降低了无电流传感器控制的鲁棒性，降低了控制系统的可靠性。本发明充分利用了直线电机牵引系统是多电机牵引系统这一特性，通过直线电机牵引系统的正常动子实现控制直线电机牵引系统的故障动子的目的，不仅具有鲁棒性强的特点，且算法简单，易于实现。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出了一种直线电机牵引系统无电流传感器控制方法。该方法能够显著减少电流传感器的使用数量，从而降低电机驱动控制成本，减小控制系统体积，提高控制系统的可靠性。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：本发明提出了一种直线电机牵引系统无电流传感器控制方法，所述方法包括如下步骤：

(1)根据直线电机牵引系统的硬件电路测量得到直线电机牵引系统动子1的三相电流i_abc1和直流母线电压u_dc，由读数头和光栅尺测量得到直线电机牵引系统的实际速度v、直线电机牵引系统动子1的动子电角度θ₁和直线电机牵引系统动子2的动子电角度θ₂；

(2)直线电机牵引系统动子1的有电流传感器控制

(2.1)通过直线电机牵引系统速度调节器得到直线电机牵引系统动子1的q轴参考电流，设置直线电机牵引系统动子1的d轴参考电流为0；