[发明专利]一种大惯量负载永磁同步电机断电-寻优重投控制方法

说明书

技术领域

本发明设计了一种大惯量负载永磁同步交流电机驱动系统过电分相或供电短时中断恢复时的寻优重投最小冲击控制方法，属于交流电机传动技术领域。

背景技术

在交流传动领域，永磁同步电机与感应电机等其它电机相比具有体积小、重量轻、效率和输出功率密度高、启动转矩大、结构简单、运行可靠以及调速范围宽等显著优点。伴随着新型永磁材料的研发和永磁材料生产成本的降低，永磁同步电机的研究开发技术正逐步成熟，其在国防、工农业生产和日常生活等方面获得了越来越广泛的应用。现代永磁同步电机具有向大功率和高速化方向发展的趋势。

随着高速轨道交通的快速发展和能源问题、环境污染问题日益严峻，人们对新一代绿色节能轨道机车的牵引电机提出了越来越高的要求。永磁同步电机作为机车的牵引电机已经成为一个新的研究方向。目前，国外在这方面的研究已经取得了一定的进展，而国内相关的研究还正处于起步阶段。

在电气化铁道中接触网基本都采用单相分段换相式供电，每间隔一定距离，机车受电弓都需要经过一个分相绝缘器进入另外一供电相，在进出分相绝缘器时，机车受电弓必须是无电状态，此时电机驱动系统经历了一个断电-重投的过程；对于其它永磁同步电机作为动力的系统，如电动汽车和各种机床的运动系统，如果出现短时可恢复性故障，比如短时停电和短时保护装置启动等情况，都会出现断电-重投的过程；即永磁同步电机在运行中不可避免的存在断电-重投过程的发生。

对于非永磁电机也会存在上面的问题，但作为永磁同步电机与其它电机相比，重新投入的难点在于其转子为恒定励磁的永磁体，在断电后重新投入过程中，励磁磁场为不可控磁场。在断电期间，三相绕组存在较高不可控反电动势；在重新投入时，需要考虑反电动势的作用。对于永磁同步电机，在重新投入时，如果忽略反电动势的作用或不恰当的考虑电机内部磁场时间和空间上的变化，必将导致很大的电流和转矩冲击，大的冲击电流会损坏电机控制系统，而大的转矩冲击会引起电机内部结构和机械传动机构的损坏。

目前，国内关于永磁同步电机断电-重投的瞬态分析和如何减小冲击的方法研究几乎没有，相关的研究主要集中在如何实现电机的四象限不间断运行控制和无位置传感器的位置准确观测方面。前者的宗旨主要是怎样避免断电重投过程的出现，使其电机尽量在四象限状态不断切换而实现电机电流不间断运行。当前,电机的断电-重投瞬态分析主要集中在感应电机方面，而且对于存在的冲击只从仿真方面说明冲击的大小与加入的电压及相位有关，但具体从理论上分析的不多，而且也没有从量的角度出发去确定具体的影响因素有哪些及提出如何最大限度的减小冲击的方法。

发明内容

要解决的技术问题

为了最大程度的减小当前大惯量负载永磁同步电机断电-重投时的冲击，提出了一种使重投冲击电流和转矩最小的寻优控制方法。

技术方案

一种大惯量负载永磁同步电机断电-寻优重投控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：针对断电期间无法直接测量到控制系统经过逆变器后的端部电压，利用设计的电压模拟控制器VSC，模拟计算断电期间当前的闭环控制系统所产生的逆变器三相模拟参考输出电压u_α^*、u_b^*和u_c^*：