[发明专利]一种永磁电机牵引系统及其控制方法

权利要求书

1.一种永磁电机牵引系统，其特征在于：包括直流母线、超级电容储能模块、制动电阻模块、永磁电机驱动模块，其中，所述制动电阻模块用于当直流母线上的电压值大于制动电压阀值时对直流母线上的电压进行调整；所述永磁电机驱动模块由一台或者多台永磁同步电机组成且分别与相应的逆变器连接；所述超级电容储能模块主要用于存储和释放电能；所述超级电容储能模块、制动电阻模块和永磁电机驱动模块并联在直流母线上。

2.根据权利要求1所述的一种永磁电机牵引系统，其特征在于：所述制动电阻模块由功率开关器件T1和制动电阻R_BR组成，其中所述功率开关器件T1和制动电阻R_BR串联；所述超级电容储能模块由功率开关器件T2和T3、滤波电感L_sc和超级电容c_sc组成，其中，功率开关器件T2的一端接在直流总线上，另一端分别与功率开关器件T3的一端和滤波电感L_sc的一端连接，功率开关器件T3的另一端分别与滤波电感L_sc的另一端和直流总线连接。

3.采用权利要求1所述的永磁电机牵引系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：设定制动电压阈值u_{dc_brake}和充电电压阈值u_{dc_charge}，其中，制动电压阈值u_{dc_brake}大于充电电压阈值u_{dc_charge}；

步骤2：测量当前的直流母线电压u_dc，三相电流i_sa、i_sb、i_sc，转子位置角θ；

步骤3：比较直流母线电压u_dc和制动电压阈值u_{dc_brake}的大小，如果直流母线电压u_dc大于制动电压阈值u_{dc_brake}，制动电阻模块开始工作，否则，制动电阻模块不工作；

步骤4：比较直流母线电压u_dc和充电电压阈值u_{dc_charge}的大小，如果直流母线电压u_dc大于充电电压阈值u_{dc_charge}，检测超级电容储能模块电能是否充满，如果超级电容储能模块电能没有充满，则超级电容储能模块开始充电并转至步骤2，如果超级电容储能模块电能已充满，超级电容储能模块不进行充放电操作直接进行步骤2的操作；如果直流母线电压u_dc不大于充电电压阈值u_{dc_charge}，根据下式计算最小直流母线电压u_min：

umin=3·(Rsisd-ωeLsisq)2+[Rsisq+ωe(ψPM+Lsisd)]2]]>

式中，R_s是永磁同步电机的定子电阻，L_s是永磁同步电机的定子电感，i_sd和i_sq是永磁同步电机的交、直轴电流，ψ_PM是永磁同步电机的永磁磁链，ω_e是永磁同步电机的电角速度，其中，i_sd和i_sq、ω_e可以根据下式得到

ωe=pndθdt]]>

式中，p_n是永磁同步电机的极对数。

步骤5：将步骤4中获得的最小直流母线电压u_min与直流母线电压u_dc比较，若直流母线电压u_dc不小于最小直流母线电压u_min，那么超级电容储能模块不进行充放电操作并转至步骤2；若直流母线电压u_dc小于最小直流母线电压u_min，则检测超级电容储能模块电能是否已经完全释放，若超级电容储能模块电能已经完全释放，那么超级电容储能模块不进行充放电操作并转至步骤2，若超级电容储能模块电能没有完全释放，则比较最小直流母线电压u_min与充电电压阈值u_{dc_charge}的大小，如果最小直流母线电压u_min小于充电电压阈值u_{dc_charge}，那么超级电容储能模块通过释放电能将直流母线电压抬升到u_min后进行步骤2操作，如果最小直流母线电压u_min不小于充电电压阈值u_{dc_charge}，超级电容储能模块通过释放电能将直流母线电压抬升到u_{dc_charge}后进行步骤2操作。