[发明专利]长定子双馈直线电机恒电功率准同步运行控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种长定子双馈直线电机恒电功率准同步运行控制方法及系统，所述控制方法包括定子侧控制和动子侧控制，其中，所述定子侧控制为定子电流标量控制，基于获取的定子电流幅值参考和定子电流频率参考，以及实时检测的定子电流反馈信息，实现对定子电流幅值和定子电流频率的控制；所述动子侧控制为基于磁场定向的动子电流矢量控制，根据实时检测的气隙间隙、动子速度和直流侧电功率，产生动子电流矢量参考以及所述定子电流幅值参考和定子电流频率参考，基于动子电流矢量参考、动子电流反馈信息和动子电流矢量角实现动子电流幅值和相位的控制。与现有技术相比，本发明具有定、动子控制之间均不需要对方磁场位置的直接信息，安全性高等优点。

技术领域

本发明属于电机与控制技术领域，尤其是涉及一种长定子双馈直线电机恒电功率准同步运行控制方法，特别的是涉及一种针对磁悬浮列车应用的长定子直线电机控制方法及控制系统。

背景技术

长定子直线电机可作为包括磁浮列车在内的轨道交通的核心驱动部件，直接决定了列车的关键性能。特别是气隙可变的动子悬浮直线电机是磁悬浮轨道交通的技术基础。其中，直线电机的控制技术是长定子直线电机系统的关键。

目前已知长定子磁悬浮用直线电机技术有长定子电励磁直线同步电机与低温超导长定子直线同步电机。其中长定子电励磁直线同步电机的动子侧采用直流励磁，通过高频通信，将动子的位置和其他信息实时传输到定子变频器，定子变频器通过调节定子励磁电流矢量实现直线电机的磁场定向控制。其要求实时的高精度的动子位置检测、传送或者估算，这将很大程度影响整个磁悬浮系统运行的可靠性、安全性及高速性能。

直线双馈直线电机也称作“交流励磁直线异步电机”，其特点是，动子侧采用可变频率的交流励磁方式，允许通过控制动子侧的供电频率和相位来满足“定子侧的不同供电状态和动子侧的运动状态变动”。这为定子与动子相互独立供电控制和解耦提供了技术基础。

目前已知的长定子直线双馈电机控制策略存在着以下不足：

(1)有关文献(DOI:10.1016/S0967-0661(02)00039-4)介绍了一种双馈直线电机控制方法，该方法通过无线通信通道，将动子的位置和其他信息实时传输到定子侧变频器，其优点是可以得到更灵活的控制效果，但其继承了同步电机动子与定子控制紧耦合的缺点，必须要求实时传送动、定子之间的状态信息，定、动子之间的数据交换需求过多并且时序要求较高。该方法未涉及悬浮控制问题。

(2)有关文献(DOI:10.1109/ACCESS.2019.2893399)介绍了一种双馈直线电机控制方法，其通过在动子侧进行定子磁场定向控制，独立动子运行状态，在定子侧采用固定频率、恒定电压幅值供电。其优点是定子供电控制简洁高效，但其缺点是为了适应定子频率固定引起的转差频率大范围变动，动子侧变频器的容量显著增加；而且，为了适应动子速度大范围变化，需要在动子侧配置大容量储能部件，存储动子侧充放电能量。与(1)类似，该方法也未涉及悬浮控制问题。

(3)申请公开的发明专利(202110639986.7)中介绍了一种长定子双馈直线电机的供电控制方法，其定子侧供电控制根据外部运行速度需求，通过调节定子供电频率，完成动子速度闭环控制；动子侧供电控制根据动子侧供电功率需求给出期望转差频率,依据期望转差频率、期望悬浮力和推力需求，调节动子电流矢量，实现电流闭环、转差频率双闭环控制。其定子侧的速度闭环控制和动子侧充电功率控制间存在相互影响，较难达到两者兼顾的控制效果。

基于此，目前还缺乏一种行之有效的控制方法实现长定子双馈直线电机的牵引、气隙间隙及非接触供电三者的可靠性控制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种长定子双馈直线电机恒电功率准同步运行控制方法及控制系统，定、动子控制之间均不需要对方磁场位置的直接信息，安全性高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：