[发明专利]一种长定子双馈直线电机准同步供电控制方法

说明书

本发明涉及一种长定子双馈直线电机准同步供电控制方法，包括定子侧供电控制子方法和动子侧供电控制子方法，其中，定子侧供电控制子方法为：根据外部动子运行速率需求，调节定子供电频率，基于定子供电频率确定定子供电电压幅值，对长定子进行供电控制；动子侧供电控制子方法为：根据动子侧供电功率需求得出期望转差频率，依据期望转差频率、悬浮力和推力需求，得出动子侧期望电流，基于动子侧期望电流确定动子供电电压幅值，同时根据动子侧供电装置参数，控制转差频率在允许限幅以内，维持长定子双馈直线电机处于准同步运行状态。与现有技术相比，本发明具有易实现、可靠性高、系统复杂度低、动子—定子解耦控制等优点。

技术领域

本发明属于电机与控制技术领域，尤其是涉及一种长定子直线电机定子供电控制方法。

背景技术

直线电机是一种能将电能直接转化为直线运动机械能的机电能量变换设备，在轨道交通、纺织工业、重工业等领域都有广阔的应用前景。长定子直线电机可作为轨道交通的核心驱动部分，对交通领域的发展具有重大意义。特别是气隙可变的动子悬浮直线电机是磁悬浮轨道交通的技术基础。

供电控制技术是长定子直线电机驱动系统中的关键。

对于定子和动子双侧电励磁的直线电机，为了实现长时间稳定的机电能量变换，直线电机供电控制的基本要求是定子和动子行波磁场在频率、幅值和相位上要相互约束配合。但是针对轨道交通等应用场景，直线电机的动子在大空间尺度上运行，这时，“动子—定子解耦控制”是非常有价值的，否则为了实现有效的电机供电控制，必须要求实时高精度检测、传送或者估算动子侧电流、位置等状态信息，这将很大程度影响整个直线电机系统大功率机电能量变换的可靠性和鲁棒性。

已知的磁浮直线电机技术中实现了通过电励磁同步电机驱动，动子侧直流励磁，通过高频通信，将动子的位置和其他信息实时传输到定子变频器，定子变频器通过调节定子励磁电流实现电机磁场定向控制。这种方案还有一个问题是需设置独立的接触或非接触式动子供电装置。

直线双馈电机也称作“交流励磁异步电机”，其特点是，动子侧采用可变频率的交流励磁方式，允许通过控制动子侧的供电频率和相位来满足“定子侧的不同供电状态和动子侧的运动状态变动”。这为定子与动子供电控制相互独立和解耦提供了技术基础。

但目前两种常见的长定子直线双馈电机控制策略存在着以下不足：

(1)已知方案一(德国NBP技术方案)参照电励磁同步电机方法，通过通信信道，将动子的位置和其他信息实时传输到定子侧变频器，其优点是可以得到更灵活的控制效果，但其继承了同步电机动子与定子控制紧耦合的缺点，不能实现动子—定子的独立解耦控制；

(2)已知方案二(西南交通大学等)研究的双馈直线电机控制方法中，其通过在动子侧进行定子磁场定向控制，独立动子运行状态，在定子侧采用固定频率、恒定电压幅值供电。其优点是定子供电控制简洁高效，但其缺点是为了适应定子频率固定引起的转差频率大范围变动，动子侧变频器的容量显著增加；而且，为了适应动子速度大范围变化，需要在动子侧配置大容量储能部件，存储动子侧充电和放电能量。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种系统复杂度低、可实现动子—定子解耦控制的长定子双馈直线电机准同步供电控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种长定子双馈直线电机准同步供电控制方法，应用于长定子双馈直线电机，所述长定子双馈直线电机包括由变频变压交流供电装置分别单独供电的长定子和动子，长定子和动子非接触设置，动子通过气隙法向力悬浮运行，包括定子侧供电控制子方法和动子侧供电控制子方法，其中，

所述定子侧供电控制子方法为：根据外部动子运行速率需求，调节定子供电频率，基于所述定子供电频率确定定子供电电压幅值，对长定子进行供电控制，实现动子速率闭环控制；