[发明专利]直线感应电机效率优化控制方法、系统、介质、处理终端

说明书

本发明属于感应电机技术领域，公开了一种直线感应电机效率优化控制方法、系统、介质、处理终端，直线感应电机效率优化控制方法包括：直线感应电机加入独立铁损支路的d‑q轴不对称等效电路的提出；直线感应电机损耗模型的构建；直线感应电机稳态效率优化磁链的计算。本发明采用改进的直线感应电机等效电路推导损耗模型，考虑动态边端效应下激磁电感的衰减和次级漏感对涡流损耗的影响，对于直线感应电机边端效应的计算更加准确。本发明提出损耗模型的边端效应系数计算精确度较传统方法提高，带来了更精确的最优磁链计算值，进而相对传统损耗模型，损耗分别降低2550W(15.6％)和1270W(7.9％)。同时，本发明增加弱磁下限，防止出现负载突变的失速现象。

技术领域

本发明属于感应电机技术领域，尤其涉及一种直线感应电机效率优化控制方法、系统、介质、处理终端。

背景技术

目前，《基于损耗模型的感应电机效率优化控制研究》，该方法采用旋转感应电机等效电路推导损耗模型，并计算效率优化时的磁链，没有考虑直线感应电机结构带来的激磁电感下降和动子板入端涡流损耗(即边端效应)的影响。因此应用于直线感应电机时，计算磁链并非最优因而损耗并非最小，且随着速度上升，磁链和速度观测将不准确。

《动态边端效应下直线感应电机最小损耗控制》和《Loss Minimization Controlof Dual Three-Phase Linear Induction Motor with System-Level Loss Model》，采用六相直线感应电机等效电路，对激磁电感衰减、动态边端效应的涡流损耗进行了估计。但为了简化计算，模型中完全忽略了铁芯损耗，没有加入等效铁损电阻，仅控制铜损最小，效率优化效果不佳。

《System-level efficiency optimization of a linear induction motordrive system》，该方法的直线感应电机等效电路将铁损支路置于初级电阻和漏感之间，因此推导的损耗模型复杂，包含九个涉及电机电磁参数、且与运行瞬时线速度相关的系数，最优磁链计算式高达七次，无法解析计算，需以牛顿拉夫逊法等迭代求解。

因此，亟需一种新的直线感应电机效率优化控制方法及系统。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有基于损耗模型的感应电机效率优化控制方法，没有考虑直线感应电机结构带来的激磁电感下降和动子板入端涡流损耗的影响。因此应用于直线感应电机时，计算磁链并非最优因而损耗并非最小，且随着速度上升，磁链和速度观测将不准确。

(2)现有采用经典直线感应电机等效电路对激磁电感衰减进行估计的方法中，模型完全忽略了铁芯损耗，没有加入等效铁损电阻，仅控制铜损最小，效率优化效果不佳。

(3)现有直线异步电动机的损耗模型与效率优化控制方法中，推导的损耗模型复杂，包含九个涉及电机电磁参数、且与运行瞬时线速度相关的系数，最优磁链计算式高达七次，难以解析计算，需以牛顿拉夫逊法等迭代求解。损耗表达式如下：

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)目前大量损耗模型和效率优化控制方法，选择旋转感应电机等效电路为基础进行推导。但旋转感应电机不存在两端开断的结构，因而其等效电路本身不含有边端效应修正部分。同时，受限于早期控制器计算性能，传统的直线感应电机模型对于边端效应计算包含简化条件，忽略了次级漏感对于激磁电感衰减和次级涡流损耗的影响。

(2)直线感应电机模型已经需要实时计算边端效应修正系数，控制器已存在额外负荷，加入常规的并联铁芯损耗支路会大大增加计算难度，甚至需要在每一个采样周期进行迭代计算。而常用的低成本DSP或ARM芯片无法保证迭代计算的实时性，在实验中常以工控计算机进行辅助运算，限制了这些方法的应用。

解决以上问题及缺陷的意义为：