[发明专利]牵引电机控制系统、控制方法及计算机可读存储介质

权利要求书

1.一种牵引电机控制系统，所述牵引电机由驱动运行，其特征在于，所述控制系统包括电压幅值控制单元、电压相位角控制单元、电流采样单元、位置反馈单元、脉冲波调整单元以及三相逆变器单元，其中：

所述电流采样单元，用于采样所述三相逆变器单元输出的三相交流电，并根据所述三相交流电获得反馈电流的d轴分量和q轴分量；

所述位置反馈单元，用于根据牵引电机转子磁场位置角计算获得电机实际电角速度；

所述电压幅值控制单元，用于根据所述电机实际电角速度、d轴电流给定值、q轴电流给定值以及所述反馈电流的d轴分量获得输出电压幅值；

所述电压相位角控制单元，用于根据所述q轴电流给定值、反馈电流的q轴分量、牵引电机实际电角速度以及牵引电机转子磁场位置角获得输出电压相位角；

所述脉冲波调整单元根据所述输出电压幅值、输出电压相位角生成脉冲宽度调制信号；

所述三相逆变器单元根据所述脉冲宽度调制信号向所述牵引电机输出三相交流电。

2.根据权利要求1所述的牵引电机控制系统，其特征在于，所述电压幅值控制单元包括第一PI调节器和前馈电压计算子单元，其中：所述第一PI调节器用于根据所述d轴电流给定值以及所述反馈电流的d轴分量获得补偿电压幅值；所述前馈电压计算子单元用于根据所述电机实际电角速度以及q轴电流给定值计算前馈电压幅值；所述输出电压幅值为补偿电压幅值与前馈电压幅值之和。

3.根据权利要求2所述的牵引电机控制系统，其特征在于，所述前馈电压计算子单元通过以下计算式计算所述前馈电压幅值Usw0：

其中Ud为d轴前馈电压，且Ud＝-ω*Lq*iq_ref；Uq为q轴前馈电压，且Uq＝ω*ψf；ω为电机实际电角速度，Lq为q轴电感，iq_ref为q轴电流给定值，ψf为牵引电机转子永磁磁链。

4.根据权利要求1所述的牵引电机控制系统，其特征在于，所述电压相位角控制单元包括第二PI调节器以及夹角计算子单元，其中：所述第二PI调节器用于根据所述q轴电流给定值以及所述反馈电流的q轴分量获得相位补偿角；所述夹角计算子单元用于根据所述相位补偿角以及电机实际电角速度计算相位调节角；所述输出电压相位角为所述相位调节角与牵引电机转子磁场位置角之和。

5.根据权利要求2所述的牵引电机控制系统，其特征在于，所述第一PI调节器将生成的补偿电压幅值限幅为0～k*Usmax，且Udc为所述三相逆变器单元的直流母线电压，0k1。

6.根据权利要求4所述的牵引电机控制系统，其特征在于，所述第二PI调节器将生成的相位补偿角限幅为-90°～90°。

7.一种牵引电机控制方法，所述牵引电机由驱动运行，其特征在于，包括：

根据三相逆变器单元输出的三相交流电获得反馈电流的d轴分量和q轴分量，以及根据牵引电机转子磁场位置角计算获得电机实际电角速度；

根据所述电机实际电角速度、d轴电流给定值、q轴电流给定值以及所述反馈电流的d轴分量获得输出电压幅值；

根据所述q轴电流给定值、反馈电流的q轴分量、牵引电机实际电角速度以及牵引电机转子磁场位置角获得输出电压相位角；

根据所述输出电压幅值、输出电压相位角生成脉冲宽度调制信号，并通过所述脉冲宽度调制信号控制所述三相逆变器单元向所述牵引电机输出三相交流电。

8.根据权利要求7所述的牵引电机控制方法，其特征在于，所述根据所述电机实际电角速度、d轴电流给定值、q轴电流给定值以及所述反馈电流的d轴分量获得输出电压幅值包括：

根据所述d轴电流给定值以及所述反馈电流的d轴分量获得补偿电压幅值；

根据所述电机实际电角速度以及q轴电流给定值计算前馈电压幅值；

将所述补偿电压幅值与前馈电压幅值之和作为所述输出电压幅值。