铁路机车冷却风扇电机起动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路机车冷却风扇电机起动控制方法，先设定逆变器输出频率目标值为较低值F1，并按较低加载率Rp1控制逆变器输出频率，当逆变器输出频率达到F1后，保持F1至T1时刻。从起动时至T1时刻，以输出电流限制和中间直流电压限制两个闭环控制输出值中的较小者与调制度Mi相乘得到新的调制度ML，控制逆变器输出电压，使输出电流限制在给定的最大起动电流范围之内，并使中间直流电压限制在直流电压限制值范围内。在T1时刻，设定逆变器输出频率目标值为较高值F2，按较高加载率Rp2控制逆变器输出频率，在T2时刻达到F2。可实现风扇电机在任意初始转速及转向条件下的平稳起动，防止逆变器中间电压过压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机起动控制方法，尤其涉及一种铁路机车冷却风扇电机起动控制方法，属于铁路机车

技术介绍
随着电力电子技术的迅猛发展，变流器的应用越来越广泛，在工业控制领域，经常采用变流器驱动风扇电机，进而实现精确的风扇电机转速控制。然而，在铁路机车应用场合下，受成本及安装空间等条件的约束，冷却风扇电机的轴头无法安装转速编码器。在很多情况下，变流器起动时，风扇电机已有较高的初始转速，且其转向并不确定。如果变流器从起动一开始就按一定的频率、电压上升率向冷却风扇电机输出三相交流电，则会使电机的起动电流过大，给机械和电气系统带来振动和冲击，甚至触发过流保护，影响系统的可靠运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能在任意初始转速及转向下实现平稳起动的铁路机车冷却风扇电机起动控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铁路机车冷却风扇电机起动控制方法，采用逆变器驱动冷却风扇电机，其特征在于设定逆变器输出频率第一目标值F1和第二目标值F2，且F1＜F2，第一加载率Rp1和第二加载率Rp2，且Rp1＜Rp2，起动时，先按第一加载率Rp1控制逆变器输出频率Fd，当逆变器输出频率Fd在T0时刻达到第一目标值F1后，保持该输出频率F1至T1时刻，从T1时刻起，按加载率Rp2控制逆变器输出频率Fd逐渐达到第二目标值F2；从电机起动开始至T1时刻，采用输出电流限制和中间直流电压限制双闭环控制，输出电流限制闭环输出控制值VD1out，且限制0≤VD1out≤100％，中间电压限制闭环输出控制值VD2out，且限制0≤VD2out≤100％；取VD1out、VD2out两者中较小者为控制值VDout，令调制度ML＝VDout*Mi，其中Mi为风扇逆变器开环控制调制度，用ML控制逆变器输出电压，使输出电流限制在给定的最大起动电流范围之内，并使中间直流电压限制在直流电压限制值范围内。为了更好地实现本专利技术的目的，按下述步骤确定所述T1时刻：设定输出电流有效值阈值Icmp、计时器Cnt1的时间设定值Ccmp1和计时器Cnt2的时间设定值Ccmp2，且Ccmp1＞Ccmp2，计时器Cnt1从逆变器输出频率Fd达到F1时开始计时，计时器Cnt2从输出电流有效值Ifdb小于电流有效值阈值Icmp时开始计时，先到时间设定值的时刻即为T1时刻。本专利技术的有益效果是,该风扇电机起动控制方法可实现风扇电机在具有初始转速且转向不定的条件下，通过采用输出电流限制和中间直流电压限制双闭环控制，可实现风扇电机平稳的低频制动控制，结合T1时刻的确定方法，在预设低频制动时间的基础上增加输出电路检测及延时控制环节，确保在低频制动结束后，立即进入升速调速模式。本控制方法能够消除风扇电机启动电流大对电气和机械系统的冲击，并且防止由于制动造成的逆变器中间直流电压过压问题。附图说明图1为本专利技术实施例的冷却风扇电机供电主电路原理示意图。图2是本专利技术实施例的冷却风扇电机起动过程频率时间Fd-t曲线图；图3是本专利技术实施例的定时器1中断子程序流程图；图4是本专利技术实施例的风扇电机启动子程序流程图；图5是本专利技术实施例的T1时刻标志判断子程序流程图。具体实施方式为使本专利技术目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参看图1本专利技术实施例的冷却风扇电机供电主电路原理示意图。三相交流电压自U、V、W接线端子接入，经过三相交流接触器CTT1，输入至由二极管D1～D6组成的三相整流电路变为直流电，经过中间滤波电路C1，输入至由S1～S6组成的三相逆变器电路，变为电压、频率可调的三相交流电，输出至冷却风扇电机M1。参看图2本专利技术实施例的风扇电机起动过程频率时间Fd-t曲线图。电机起动时刻t＝0，Fd＝0，按加载率Rp1控制逆变器输出频率Fd，当逆变器输出频率Fd在T0时刻达到该目标值F1后，保持该输出频率F1至T1时刻。从电机起动时刻至T1时刻，采用输出电流限制闭环和中间直流电压限制闭环控制双闭环控制，用两个闭环控制输出的最小值与逆变器开环控制度Mi相乘得到新的调制度ML，用ML控制逆变器输出电压，使输出电流限制在给定的最大起动电流范围之内，并使中间直流电压限制在直流电压限制值范围内。在T1时刻，将逆变器输出频率目标值设为工作频率F2，按加载率Rp2控制逆变器输出频率Fd逐渐达到该工作频率F2。参看图3本专利技术实施例的定时器1中断子程序流程图。本实施例应用定时器1中断产生10mS定时中断。中断子程序首先在框1.1关闭定时器1中断，在框1.2清除定时器1中断标志。然后进入框1.3，判断启动指令是否为真：如果是，则进入框1.4，执行风扇电机启动子程序，否则进入框1.5，执行风扇电机停止子程序。然后进入框1.6，打开定时器1中断，为下一次定时器1中断作好准备。然后中断子程序运行结束。参看图4本专利技术实施例的风扇电机启动子程序流程图。风扇电机启动子程序1.4，首先在框1.4.1执行计算频率目标F2，然后进入框1.4.2执行调用T1时刻标志判断子程序，然后进入框1.4.3判断是否T1Flag＝＝1：如果是，进入右边框1.4.6程序判断是否Fd<F2，如果是，进入框1.4.7执行Fd＝Fd+Rp2，然后进入框1.4.11执行设置调制度控制值Vdout＝1，然后进入框1.4.13执行计算调制度控制值VDout等于VD1out与VD2out中的最小值；框1.4.6程序判断是否Fd<F2：如果否，进入到框1.4.8执行Fd＝F2，然后进入到框1.4.11执行设置调制度控制值Vdout＝1，然后进入到框1.4.13执行计算调制度控制值VDout等于VD1out与VD2out中的最小值；进入框1.4.3判断程序是否T1Flag＝＝1：如果否，进入到框1.4.3判断程序是否T1Flag＝＝1：如果否，进入框1.4.4判断程序是否Fd＝F1：如果否，进入框1.4.9执行Fd＝F1，然后到框1.4.10执行将Iref及Ifdb送入输出电流PID控制器VD1并输出控制值VD1out，且限制0≤VD1out≤1；框1.4.4判断程序是否Fd＝F1，如果是，进入到框1.4.5执行Fd＝Fd+Rp1，然后进入框1.4.10执行将Iref及Ifdb送入输出电流PID控制器VD1并输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路机车冷却风扇电机起动控制方法，采用逆变器驱动冷却风扇电机，其特征在于设定逆变器输出频率第一目标值F1和第二目标值F2，且F1＜F2，第一加载率Rp1和第二加载率Rp2，且Rp1＜Rp2，起动时，先按第一加载率Rp1控制逆变器输出频率Fd，当逆变器输出频率Fd在T0时刻达到第一目标值F1后，保持该输出频率F1至T1时刻，从T1时刻起，按加载率Rp2控制逆变器输出频率Fd逐渐达到第二目标值F2；从电机起动开始至T1时刻，采用输出电流限制和中间直流电压限制双闭环控制，输出电流限制闭环输出控制值VD1out，且限制0≤VD1out≤100％，中间电压限制闭环输出控制值VD2out，且限制0≤VD2out≤100％；取VD1out、VD2out两者中较小者为控制值VDout，令调制度ML＝VDout*Mi，其中Mi为风扇逆变器开环控制调制度，用ML控制逆变器输出电压，使输出电流限制在给定的最大起动电流范围之内，并使中间直流电压限制在直流电压限制值范围内。

【技术特征摘要】
1.一种铁路机车冷却风扇电机起动控制方法，采用逆变器驱动冷却风扇电机，其特征在
于设定逆变器输出频率第一目标值F1和第二目标值F2，且F1＜F2，第一加载率Rp1和第二
加载率Rp2，且Rp1＜Rp2，起动时，先按第一加载率Rp1控制逆变器输出频率Fd，当逆变
器输出频率Fd在T0时刻达到第一目标值F1后，保持该输出频率F1至T1时刻，从T1时刻
起，按加载率Rp2控制逆变器输出频率Fd逐渐达到第二目标值F2；从电机起动开始至T1时
刻，采用输出电流限制和中间直流电压限制双闭环控制，输出电流限制闭环输出控制值
VD1out，且限制0≤VD1out≤100％，中间电压限制闭环输出控制值VD2out，且限制0≤VD2out
≤100％；取VD1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志伟，杨曦亮，徐朝林，宋杨，陆璐，
申请(专利权)人：中国北车集团大连机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21