[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

说明书

本发明提供了一种牵引电机控制系统、控制方法及计算机可读存储介质，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；所述位置反馈单元，用于获得电机实际电角速度；所述电压幅值控制单元，用于获得输出电压幅值；所述电压相位角控制单元，用于获得输出电压相位角；所述脉冲波调整单元生成脉冲宽度调制信号；所述三相逆变器单元向所述牵引电机输出三相交流电。本发明通过电压幅值控制和电压相位角控制不仅结构简单可靠，能充分利用电机直流电压，还能够解决电机高速弱磁控制交直轴电流耦合而引起系统控制效果不理想问题。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种牵引电机控制系统、控制方法及计算机可读存储介质。

背景技术

轨道交通具有载运量大、速度快、运行安全、节约能源以及不受地面交通影响等诸多优点，在优化城市空间结构、缓解现城市公共交通拥堵等方面做出重要贡献。牵引电机控制系统经历了多年的发展，也逐渐走向市场，在国内使用范围在不断扩大，然而在安全性、可靠性、稳定性等方面提出了更高要求，其中电机高速弱磁区的控制性能是整车系统重要的性能和安全因素之一。

传统电机弱磁控制算法基于转子磁场定向控制，分别有直轴和交轴两个电流pi调节器控制电流id和iq，输出电压在电压极限椭圆限制下，随着电机转速升高，在dq坐标平面上可运行弱磁区域逐渐减小，两个电流调节器之间耦合加强，pi调节易于饱和而影响电机性能，甚至造成系统不能稳定运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述电机高速弱磁控制交直轴电流耦合而引起系统控制效果不理想的问题，提供一种新的牵引电机控制系统、控制方法及计算机可读存储介质。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种牵引电机控制系统，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。

在本发明所述的牵引电机控制系统中，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。

在本发明所述的牵引电机控制系统中，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。