[发明专利]一种含法向力的直线感应电机最小损耗控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种包含法向力的直线感应电机最小损耗控制方法及系统，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损耗模型；并在损耗模型中引入法向力影响，建立了新的优化目标函数，提出了最优磁链的解析解和数值解，可快速计算含法向力影响的直线感应电机运行所需最优磁链，在不同工况下同时降低电机损耗与法向力。

技术领域

本发明属于直线感应电机领域，更具体地，涉及一种含法向力的直线感应电机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传动机构即可产生推力，具有结构简单、加减速度大、机械损耗小、维护量小等优势，广泛应用于轨道交通、伺服系统、传送带等工业领域。

然而直线感应电机受初级磁路开断、初次级宽度不等特殊结构的影响，运行时存在纵向边端效应和横向边缘效应(统称边端效应)，致使电机参数变化剧烈，运行性能下降，损耗增大。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，致使电机效率下降。

与此同时，直线感应电机由于初次级电流、初次级磁场之间相互作用，运行时存在与推力方向垂直的法向力。法向力可达推力的5倍之多，将显著增加直线感应电机视在重量，引起电机运行阻力增大，损耗上升，动态性能降低。在轨道交通等场合，法向力还将导致导轨弯曲、车轮损耗等。

为此，需要采取合适的控制方式，在降低直线感应电机损耗的同时，对法向力进行优化控制，降低其对电机运行的影响。但当前尚没有相对全面且实用的控制方法，能兼顾直线感应电机损耗降低与法向力优化。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种含法向力的直线感应电机最小损耗控制方法及系统，可在降低直线感应电机损耗的同时，有效降低法向力。

为实现上述目的，本发明提供了一种包含法向力影响的直线感应电机最小损耗控制方法，具体为：

(1)采集直线感应电机初级电流i_A、i_B，采集直线感应电机速度v₂；

(2)由电机速度v₂计算得到次级角频率ω_r；由电机初级电流i_A、i_B通过ABC-αβ坐标变换后结合电机次级角频率ω_r计算获得实际的直线感应电机次级d轴磁链ψ_dr、次级磁链角度θ₁，由电机初级电流i_A、i_B结合次级磁链角度θ₁通过ABC-dq坐标变换后计算获得初级d轴电流i_ds与初级q轴电流 i_qs；

(3)基于获得的初级d轴电流i_ds与初级q轴电流i_qs计算直线感应电机法向力F_n；

(4)建立包含法向力影响的直线感应电机优化目标函数： J＝P_loss(ψ_dr)+f_nv₂|F_n|，P_loss(ψ_dr)为直线感应电机损耗，f_n为法向力权重系数；

(5)在直线感应电机优化目标函数J最小时求得的次级d轴磁链即为最优磁链

(6)将实际的次级d轴磁链ψ_dr与最优磁链比较后，经PI调节获得初级d轴电流控制量将实际的次级角频率ω_r与给定值比较后经PI 调节获得初级q轴电流控制量