[发明专利]一种直线感应电机恒转差频率矢量控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电机矢量控制领域，特别是涉及一种直线感应电机恒转差频率矢量控制方法及系统。

背景技术

一般电动机工作时都是旋转的。用旋转的电机驱动的交通工具(比如电动机车和城市中的电车等)做直线运动时，需要在所述旋转电机中增加把旋转运动变为直线运动的一套装置，组成直线运动驱动装置。

近年来，随着自动控制技术和微型计算机的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度提出了更高的要求，在这种情况下，传统的旋转电机加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置，已经远不能满足现代控制系统的要求。为此，近年来世界许多国家都在研究、发展和应用直线感应电机，使得直线感应电机的应用领域越来越广。

直线感应电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种变形，它可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开，然后拉平演变而成。在直线感应电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级。初级中通以交流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。

参见图1，为现有技术中直线感应电机电流矢量控制系统结构图。

所述直线感应电机电流矢量控制系统具体包括：给定单元11、频率控制单元12、电流控制单元13、脉冲调制单元14以及逆变单元15。

所述给定单元11，包括转矩给定单元111和转子时间常数给定单元112。所述转矩给定单元111和转子时间常数给定单元112，分别用于提供所述直线感应电机16的给定转矩T和给定转子时间常数Tr。

所述电流控制单元13，包括检测电流获取单元131、给定电流获取单元132、第一减法单元133、第二减法单元134以及PI调节单元135。

所述给定电流获取单元132接收所述给定单元11给定的转矩T和转子时间常数Tr，计算得到励磁电流给定值Im_ref和转矩电流给定值It_ref。

所述励磁电流给定值Im_ref和转矩电流给定值It_ref由如下公式计算得到：

Im_ref＝MFn/Lm                 (1)

It_ref＝T×Lr/(MFn×Pn×Lm)    (2)

其中，MFn为转子磁链给定值；Lr为电机转子电感系数；Pn为极对数；Lm为电机互感系数。

所述检测电流获取单元131，检测得到供给所述直线感应电机16的定子电流检测值，结合接收自所述频率控制单元12的转子磁链空间位置角度θs，将所述定子电流检测值分解为励磁电流检测值Im_act和转矩电流检测值It_act。

所述第一减法单元133的正输入端接收所述励磁电流给定值Im_ref，负输入端接收所述励磁电流检测值Im_act，其输出端输出二者差值至所述PI调节单元135。

所述第二减法单元134的正输入端接收所述转矩电流给定值It_ref，负输入端接收所述转矩电流检测值It_act，其输出端输出二者差值至所述PI调节单元135。

所述PI调节单元135，用于分别接收所述第一减法单元133和所述第二减法单元134输出的差值，并分别对所述差值进行PI调节，得到励磁电压Usm和转矩电压Ust。

所述频率控制单元12，包括转差频率电角速度获取单元121、机械角速度获取单元122、定子频率电角度获取单元123以及转子磁链空间位置角度获取单元124。

所述转差频率电角速度获取单元121接收所述转子时间常数给定单元11输出的给定转子时间常数Tr、和所述电流控制单元13输出的励磁电流检测值Im_act和转矩电流检测值It_act，计算得到转差频率电角速度Wsl。

所述转差频率电角速度Wsl通过如下公式计算得到：

Wsl＝It/Tr×Im            (3)

此时有：

Wsl＝It_act/Tr×Im_act    (4)

所述机械角速度获取单元122，检测得到直线感应电机16的转子转速，并转化为机械角速度Wr。

所述定子频率电角度获取单元123，将所述机械角速度Wr乘以极对数Pn，再与所述转差频率电角速度Wsl相加，得到定子频率电角度Ws。

所述转子磁链空间位置角度获取单元124，对所述定子频率电角度Ws积分，得到转子磁链空间位置角度θs。

所述脉冲调制单元14，包括电压坐标转换单元141、PWM脉冲调制单元142。

所述电压坐标转换单元141根据所述转子磁链空间位置角度θs将所述转矩电压Usm和励磁电压Ust转化为静止两相坐标系上的控制电压量Usa和Usb。