[发明专利]一种牵引电机控制装置及方法

权利要求书

1.一种牵引电机控制装置，其特征在于，包括坐标变换单元、第一计算单元、第一调节器、第二调节器、第二计算单元、第四计算单元、第三调节器和空间矢量脉宽调制逆变器；所述坐标变换单元将所述牵引电机的三相电流转换成两相正交的反馈转矩电流和反馈励磁电流；外界需求转矩电流和所述反馈转矩电流分别进入所述第一计算单元并进行相减，所述第一计算单元将得到的转矩电流偏差输出至所述第一调节器；所述第一调节器对所述转矩电流偏差进行比例积分调节并将得到的交轴电压值输出至所述第二计算单元；外界需求励磁电流和所述反馈励磁电流分别进入所述第四计算单元并进行相减，所述第四计算单元将得到的励磁电流偏差输出至所述第三调节器；所述第三调节器对所述励磁电流偏差进行比例积分调节并将得到的定子电压直轴分量输出至所述空间矢量脉宽调制逆变器用以控制所述牵引电机；所述反馈转矩电流和反馈励磁电流还分别进入所述第二调节器，所述第二调节器分别对所述反馈转矩电流、反馈励磁电流以及进入所述第二调节器的外界需求转矩进行处理，并将得到的电压调节量输出至所述第二计算单元；所述第二计算单元将所述交轴电压值和所述电压调节量进行叠加并将得到的定子电压交轴分量输出至所述空间矢量脉宽调制逆变器用以控制所述牵引电机。

2.根据权利要求1所述的牵引电机控制装置，其特征在于，所述第二调节器为定子电压交轴分量调节器。

3.根据权利要求2所述的牵引电机控制装置，其特征在于，所述第二调节器包括反馈转矩计算单元、转矩偏差计算单元和第一积分器；所述反馈转矩电流和反馈励磁电流分别进入所述反馈转矩计算单元，所述反馈转矩计算单元将计算出的反馈转矩输出至所述转矩偏差计算单元；所述外界需求转矩进入所述转矩偏差计算单元并与所述反馈转矩进行相减，所述转矩偏差计算单元将得到的转矩偏差输出至所述第一积分器；所述第一积分器对所述转矩偏差进行积分并将得到的所述电压调节量输出至所述第二计算单元。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的牵引电机控制装置，其特征在于，还包括第三计算单元和用于输出弱磁电流的弱磁调节器；所述外界需求励磁电流与所述弱磁电流分别进入所述第三计算单元并进行叠加，所述第三计算单元将得到的第一励磁电流偏差输出至所述第四计算单元；所述第一励磁电流偏差与进入所述第四计算单元的反馈励磁电流进行相减，所述第四计算单元将得到的第二励磁电流偏差输出至所述第三调节器；所述第三调节器对所述第二励磁电流偏差进行比例积分调节并将得到的定子电压直轴分量输出至所述空间矢量脉宽调制逆变器；所述定子电压直轴分量和定子电压交轴分量还分别进入所述弱磁调节器，所述弱磁调节器分别对所述定子电压直轴分量、定子电压交轴分量以及进入所述弱磁调节器的预先设定的弱磁电压阈值进行处理并将得到的所述弱磁电流输出至所述第三计算单元。

5.根据权利要求4所述的牵引电机控制装置，其特征在于，所述弱磁调节器包括开方计算单元、电压偏差计算单元、第二积分器和限幅单元；所述定子电压直轴分量和定子电压交轴分量分别进入所述开方计算单元，所述开方计算单元对所述定子电压直轴分量和定子电压交轴分量的平方和进行开平方运算，并将得到的定子端电压输出至所述电压偏差计算单元；所述预先设定的弱磁电压阈值进入所述电压偏差计算单元并与所述定子端电压进行相减，所述电压偏差计算单元将得到的电压偏差输出至所述第二积分器；所述第二积分器对所述电压偏差进行积分并将得到的积分电流输出至所述限幅单元；所述限幅单元对所述积分电流进行限幅处理并将得到的所述弱磁电流输出至所述第三计算单元。

6.根据权利要求5所述的牵引电机控制装置，其特征在于，所述限幅单元输出的所述弱磁电流的幅度设置在-10安~0安。

7.一种利用如权利要求1所述的牵引电机控制装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A）当空间矢量脉宽调制逆变器的电压大于弱磁电压阈值时，进行弱磁调节以降低磁通来阻止空间矢量脉宽调制逆变器电压饱和；或/和

B）当空间矢量脉宽调制逆变器的电压大于直流母线电压时，进行定子电压交轴分量调节。