[发明专利]一种直线感应电机稳态最小损耗控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种直线感应电机稳态最小损耗控制方法及系统，首先采集直线感应电机初级电流i_A、i_B，速度v₂，由v₂得到次级角频率ω_r；基于直接磁场定向方法，由i_A、i_B、ω_r获得电机次级磁链幅值ψ_dr、磁链角度θ₁，通过坐标变换由θ₁与i_A、i_B获得初级d轴电流i_ds与初级q轴电流i_qs；结合电机电压方程、磁链方程获得电磁推力F；基于F、ω_r得到最优磁链值将ψ_dr、ω_r、i_ds、i_qs分别与对应的比较后经PI调节获得初级d轴电流控制量初级q轴电流控制量初级d轴电压控制量初级q轴电压控制量再经坐标变换与SVPWM调制，控制逆变器驱动直线感应电机运行。可以在线快速计算直线感应电机最小损耗控制所需的最优磁链值，降低不同工况下的电机损耗，提升电机运行效率。

技术领域

本发明属于直线感应电机技术领域，更具体地，涉及一种直线感应电机稳态最小损耗控制方法及系统。

背景技术

直线感应电机无需借助机械传动结构便可产生直接推力，具有结构简单、加减速度大、机械损耗小、维护量少等优势，从而广泛应用于工业领域，如城轨交通、伺服系统、传送带等。

然而直线感应电机由于初级开断、初次级宽度不等的特殊结构，在运行时存在纵向边端效应和横向边缘效应(统称边端效应)。边端效应会导致电机参数变化剧烈，运行性能恶化，损耗上升，效率下降。同时，大部分直线感应电机，如城轨交通、传送带等，长期运行于轻载状态。在恒定励磁下将产生巨大铜耗，致使电机效率严重降低。

为提升直线感应电机运行效率，最小损耗控制策略可通过在线调节励磁水平，降低电机损耗，从而实现效率优化。当前最小损耗控制策略主要可分为两类：模型法与物理法。物理法通过在线测量电机输入功率，利用智能算法不断调整励磁水平，直到实现损耗最小。模型法基于电机等效电路，通过建立电机损耗模型并在线求解最优磁链，从而实现效率优化。相较于物理法，模型法计算速度快，对控制器的硬件要求低；同时，由于模型法不存在收敛要求，可有效降低因控制算法引起的推力波动，因而适用于各类型电机与控制器。但模型法参数依赖性强，需要准确获取电机参数才能实现最小损耗控制。受边端效应的影响，直线感应电机参数变化复杂，各参数间存在严重耦合，难以获得准确的损耗模型。对于直线感应电机，目前尚没有相对全面且实用的损耗模型与最小损耗控制方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直线感应电机稳态最小损耗控制方法及系统，引入边端效应系数对励磁电感、次级电阻加以修正，全面分析了直线感应电机的铜耗、铁耗，建立了直线感应电机稳态损耗模型，并提出了最优磁链的通用解。可在不同工况下显著降低直线感应电机损耗，提升电机运行效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直线感应电机稳态最小损耗控制方法，包括：

(1)采集直线感应电机初级电流i_A、i_B，电机速度v₂，并由电机速度v₂计算得到电机次级角频率ω_r；