[发明专利]矿山牵引用开绕组永磁同步电机驱动系统及其工作方法

权利要求书

1.一种矿山牵引用开绕组永磁同步电机驱动系统的工作方法，其特征在于，采用矿山牵引用开绕组永磁同步电机驱动系统，包括如下步骤：

步骤1，获得开绕组永磁同步电机的离散矩阵方程；

步骤2，将离散矩阵方程代入扩展卡尔曼滤波算法中，得到永磁同步电机的转子角度θ；

步骤3，将永磁同步电机的转子角度θ代入dq/αβ变换和αβ/dq变换中，对永磁同步电机进行控制；其中dq/αβ是dq坐标系向αβ坐标系的转换；αβ/dq是αβ坐标系向dq坐标系的转换；

所述步骤1包括：

步骤1.1，建立开绕组永磁同步电机的状态方程，状态方程为：

步骤1.2，将状态方程转换成矩阵方程，矩阵方程为：

式中

x＝(i_d,i_q,ω,θ)^T

u＝(u_d,u_q)^T

y＝(i_d,i_q)^T

步骤1.3，对矩阵方程进行离散化处理，得到离散矩阵方程，离散矩阵方程为：

其中

其中，p为永磁同步电机的磁极数，i_d为永磁同步电机的d轴电流分量，i_q为永磁电机的q轴电流分量，R为永磁同步电机的定子电阻，L_d为永磁同步电机的d轴电感分量，L_q为永磁同步电机的q轴电感分量，ω为永磁同步电机的角速度，u_d为永磁同步电机的d轴电压分量，u_q为永磁同步电机的q轴电压分量，ψ_f为永磁同步电机的磁链，J为永磁同步电机的转动惯量，n_p为永磁同步电机的磁极对数，T_e为永磁同步电机的电磁转矩，T_m为永磁同步电机的机械转矩，θ为永磁同步电机的转子角度,t为时间，x(k)为k时刻的(i_d,i_q,ω,θ)^T的状态变量，x(k+1)为k+1时刻的(i_d,i_q,ω,θ)^T的状态变量，y(k)为k时刻的(i_d,i_q)^T的状态变量，y(k+1)为k+1时刻的(i_d,i_q)^T的状态变量；

所述矿山牵引用开绕组永磁同步电机驱动系统，包括：

第一电源电路，第一电源电路与三相电压连接；

第二电源电路，第二电源电路与三相电压连接；

永磁电机，永磁电机分别与第一电源电路及第二电源电路连接；

采样模块，采样模块与永磁电机连接；

主控模块，主控模块与采样模块连接；

驱动模块，驱动模块连接主控模块与第一电源电路及第二电源电路；

第一电源电路包括依次连接的第一隔离变压器、第一熔断器、第一电抗器、第一不可控整流桥、第一预充电阻及第一三电平变换器；其中

第一隔离变压器与三相电压连接；永磁电机与第一三电平变换器连接；驱动模块与第一三电平变换器连接；

第二电源电路包括依次连接的第二隔离变压器、第二熔断器、第二电抗器、第二不可控整流桥、第二预充电阻及第二三电平变换器；其中

第二隔离变压器与三相电压连接；永磁电机与第二三电平变换器连接；驱动模块与第二三电平变换器连接；

采样模块包括第一电压电流采样调理板及第二电压电流采样调理板；其中

第一电压电流采样调理板及第二电压电流采样调理板分别连接永磁电机及主控模块；

驱动模块包括第一驱动板及第二驱动板；其中

第一驱动板连接第一三电平变换器及主控模块；

第二驱动板连接第二三电平变换器及主控模块。

2.根据权利要求1所述的矿山牵引用开绕组永磁同步电机驱动系统的工作方法，其特征在于，步骤2包括：

步骤2.1，建立滤波误差方差阵，滤波误差方差阵为：

其中，u(k)作为k时刻的输入，为k时刻的状态估计值，为k+1时刻的状态矢量，y(k+1)作为k+1时刻的输出，为k+1时刻的状态矢量；

K(k+1)为k+1时刻的最优增益矩阵方程，R为协方差矩阵，C(k+1)为k+1时刻C的矩阵，C^T(k+1)为k+1时刻C的转换矩阵；

为k+1时刻的误差协方差矩阵预测值，满足：

为k+1时刻的估计误差协方差矩阵；

步骤2.2，通过滤波误差方差阵得到永磁同步电机的转子角度θ。