[发明专利]一种直线感应电机动态最小损耗控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种直线感应电机动态最小损耗控制方法及系统，首先采集直线感应电机初级电流i_A、i_B，速度v₂，由v₂得到次级角频率ω_r；基于直接磁场定向方法，由i_A、i_B、ω_r获得电机次级磁链幅值ψ_dr、磁链角度θ₁，通过坐标变换由θ₁与i_A、i_B获得初级d轴电流i_ds与初级q轴电流i_qs；结合电机电压方程、磁链方程获得电磁推力F；基于F、ω_r得到动态最小损耗控制的最优磁链值将ψ_dr、ω_r、i_ds、i_qs分别与对应的比较后经PI调节获得初级d轴电流控制量初级q轴电流控制量初级d轴电压控制量初级q轴电压控制量再经坐标变换与SVPWM调制，控制逆变器驱动直线感应电机运行。可以减小直线感应电机动态损耗，降低直线感应电机能耗，提升其运行经济性。

技术领域

本发明属于直线感应电机领域，更具体地，涉及一种直线感应电机动态最小损耗控制方法和系统。

背景技术

直线感应电机凭借其可产生直接推力的优势，在工业领域获得了广泛应用与发展，如轨道交通、伺服系统、抽油机等。但是直线感应电机由于受初级磁路开断与初、次级宽度不等的特殊结构影响，在运行过程中存在严重的纵向边端效应与横向边缘效应(统称边端效应)。端部效应将引起励磁电感衰减与次级电阻上升，致使电机损耗增大、效率下降。另一方面，当电机运行在轻载工况下，由于传统控制方式采用恒定励磁，电机铜耗很大、效率低下。

为改善直线感应电机运行效率，可采用最小损耗控制策略，通过优化控制磁链，调节电机励磁水平，以降低电机损耗。最小损耗控制分为物理法与模型法，前者采用智能算法在线搜索最优磁链，后者通过建立损耗模型求解最优磁链。显然，相比物理法，模型法具有较小的计算量与高效的求解速度等优势，对硬件要求低，因而适用性广。当前基于模型法的直线感应电机最小损耗控制策略大多针对稳态工况，未能对直线感应电机动态损耗进行系统的研究。由于动态运行过程中，负载与速度等运行工况不断发生变化，需要根据运行工况来实时调整最优磁链，因而其损耗模型相比稳态时复杂许多，同时也对控制方法的实用性与实时性提出了很高的要求。当前在该领域内，尚没有完整的直线感应电机动态损耗模型与相应的动态最优磁链计算方法，缺乏实用的动态最小损耗控制策略。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直线感应电机动态最小损耗控制方法和系统，其目的在于深入分析计算了动态过程中的直线感应电机铜耗、铁耗，继而推导了直线感应电机动态损耗模型，并提出了一种简便、实用的方法用以估算最小损耗控制所需的动态最优磁链值。本发明可有效减少动态最优磁链值计算量，减小直线感应电机动态损耗，降低直线感应电机能耗，提升其运行经济性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直线感应电机动态最小损耗控制方法，包括：

(1)采集直线感应电机初级电流i_A、i_B，电机速度v₂，并由电机速度v₂计算得到电机次级角频率ω_r；

(2)基于直接磁场定向方法，由电机初级电流i_A、i_B通过ABC-αβ坐标变换后结合电机次级角频率ω_r计算获得直线感应电机的次级磁链幅值ψ_dr、次级磁链角度θ₁；由电机初级电流i_A、i_B通过ABC-dq坐标变换后结合次级磁链角度θ₁计算获得初级d轴电流i_ds与初级q轴电流i_qs；