[发明专利]一种矿用自卸车变流驱动控制系统及算法

说明书

本发明涉及一种矿用自卸车变流驱动控制系统及算法，属于工程机械技术领域，其控制系统由发动机、同步发电机、整流器、励磁控制器、电阻栅、逆变器1、逆变器2、交流异步电机1和交流异步电机2构成，发动机与同步发电机同轴连接，通过励磁控制器输出的三相交流电经过整流器整流后，通过逆变器控制异步电机，电阻栅与整流器连接。算法为使用全速域高性能矢量控制策略，对交流异步电机采用全速域磁链观测，高性能电流解耦控制，并基于最大转矩弱磁控制策略，进行基于工况识别的电驱动系统联合优化控制。本发明使得车辆获得极好的车速控制效果、驾驶更加舒适稳定并提升了矿用自卸车的运行性能。

技术领域

本发明涉及一种矿用自卸车变流驱动控制系统及算法，属于工程机械技术领域。

背景技术

矿用自卸车是露天矿山开采和大规模土方建设中的重要关键设备之一，主要用于各种松散物料的运输。重型矿卡运载能力强、机动性高、工作效率高，在全球各大露天矿山中广泛使用。大功率变频驱动技术作为重型矿卡关键技术之一，是世界各大矿山设备生产厂商提升产品核心竞争力的重要保证。当前国内矿用自卸车的变流系统驱动算法以直接转矩控制为主，优点是控制算法简单，动态响应快；缺点也很明显，即低速时因开关频率低导致较高的电流畸变和较大的转矩脉动，又因开关频率不固定的原因在高速时又会出IGBT较高的开关频率，导致IGBT损耗增大和使用寿命降低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种矿用自卸车变流驱动控制系统及算法，依托矿用自卸车的动力系统、电气系统与传动系统的整合，提升重型矿卡的运行性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种矿用自卸车变流驱动控制系统，由发动机、同步发电机、整流器、励磁控制器、电阻栅、逆变器1、逆变器2、交流异步电机1和交流异步电机2构成；

其中，所述发动机与同步发电机同轴连接，所述同步发电机通过励磁控制器调节励磁电流，输出的三相交流电经过整流器整流后，分别通过逆变器1、逆变器2控制异步电机1、异步电机2，所述电阻栅与整流器连接。

进一步的，交流异步电机使用全速域高性能矢量控制策略，对交流异步电机采用全速域磁链观测，高性能电流解耦控制，并基于最大转矩弱磁控制策略，进行基于工况识别的电驱动系统联合优化控制。

进一步的，所述交流异步电机通过全阶闭环转子磁链观测器进行全速域磁链观测。

进一步的，所述磁链观测器由开环电流模型和自适应电压模型组成。

进一步的，所述磁链观测器通过配置闭环特征值进行电流—电压模型之间的平滑切换，并进行相位补偿,消除相移项，实现全速域磁链观测。

进一步的，所述高性能电流解耦控制采用基于转子磁链定向的模型设计。

进一步的，所述高性能电流解耦控制：将两相旋转坐标系的d轴设在转子磁链矢量上，通过坐标变换后，定子电流分解为励磁部分和转矩部分，对控制系统完成解耦控制。

进一步的，所述基于工况识别的电驱动系统联合优化控制根据驾驶员指令以及当前电机转速对车辆工况进行识别，建立基于工况的状态机控制。

进一步的，在各个工况下，将驾驶员指令解析后进行发动机与发电机励磁联动控制，建立基于转速判断与转速限制的双电机控制策略。

进一步的，所述双电机控制策略为双电机的转矩/功率分配自适应控制。

本发明的有益效果是：

车辆无论在低速段还是高速段都能够获得极好的车速控制效果；车辆转矩脉动极小，驾驶更加舒适稳定；在转向差速工况、打滑工况、启动工况、制动工况下实现转矩/功率分配自适应方案，提升重型矿卡的运行性能。

附图说明

图1是本发明的控制系统框图；