一种直线感应电机效率优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种直线感应电机效率优化控制方法。采用校正系数来修正直线感应电机的纵向边端效应、横向边缘效应和初级端部半填充槽对电机特性的影响，完整地分析了初级漏感、次级漏感对电机输出功率和损耗的影响，建立了包含初、次级铜耗，励磁电感引起的铁耗以及初、次级漏感引起的铁耗在内的动态损耗函数。采用此种控制策略，使直线感应电机的效率显著提升，在不同运行条件下都能达到或接近额定运行工况下的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于直线感应电机领域，更具体地，涉及一种直线感应电机效率优化控制方法。
技术介绍
直线感应电机可以通过初、次级之间电流的相互作用产生直接推力，从而省去了中间传动环节，特别适用于直驱场合。同时，直线感应电机由于结构简单、推力大、机械损耗小、维护量少等优势而广泛应用于工业领域，如城轨交通、抽油机等。但是受制造装配工艺、运行安全要求等限制，直线感应电机的机械气隙比普通旋转感应电机大，因而直线感应电机的效率一般较低。此外，直线感应电机由于初级开断、初次级宽度不等、初级端部半填充槽的特殊结构，在运行时存在横向边缘效应和纵向边端效应。这两种效应会引起等效次级电阻的增加和等效励磁电感的衰减，在相同的运行条件下需要输入更大的电流，从而致使电机损耗上升，效率下降。当前针对直线感应电机效率优化控制的方法主要有两类：模型法与搜索法。搜索法通过监测电机或驱动系统输入功率，利用搜索算法调整给定磁链或其它被控量使输入功率最小。搜索法虽不受电机参数的影响，但是收敛速度慢、对控制器硬件要求高，且容易陷入局部反复寻优，致使电机输出波动和系统不稳定。模型法基于电机等效模型，通过优化电机损耗函数，实现电机效率优化控制。相比搜索法，模型法计算快、输出波动小、简单实用，但对电机模型参数的依赖性强。受横向边缘效应和纵向边端效应影响，直线感应电机参数变化复杂，且各参数之间耦合严重，需要全面考虑各个参数的影响才能获得理想的控制效果。目前关于直线感应电机模型法效率优化控制的研究，尚没有相对完整的损耗模型。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种直线感应电机效率优化控制方法，能快速计算得到直线感应电机的最小损耗工作点，在不同运行条件下电机效率都得到了显著提升，实现了全局范围内的效率优化控制。为实现上述目的，本专利技术提供了一种直线感应电机效率优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采集直线感应电机的初级三相电流iA、iB和iC以及电机运行速度v2，根据电机运行速度v2计算得到次级角频率ωr；(2)由初级三相电流iA、iB和iC以及次级角频率ωr计算得到直线感应电机的次级磁链角度θ1和电磁推力F；通过坐标变换由次级磁链角度θ1以及初级三相电流iA、iB和iC得到初级d轴电流ids和初级q轴电流iqs；(3)根据次级角频率ωr和电磁推力F，计算得到优化的次级d轴磁链ψdr，进而得到初级d轴电流控制量将次级角频率参考值与次级角频率ωr的差值进行PI调节得到初级q轴电流控制量其中，优化的次级d轴磁链ψdr=122a23a1+Δ+124a23a1-Δ-16a3a142a23a1+Δ,]]>Δ=23Δ13a1Δ2+-4Δ13+Δ223+Δ2+-4Δ13+Δ223323a1,Δ1=a22-36a1a4,]]>a1、a2、a3和a4为损耗系数，使得直线感应电机的总损耗Ploss=a0+a1ψdr2+a2ψdr-2+a3ψdr-4+a4ψdr-6]]>最小，a0为损耗系数；(4)将初级d轴电流控制量与初级d轴电流ids的差值进行PI调节得到初级d轴电压控制量将初级q轴电流控制量与初级q轴电流iqs的差值进行PI调节得到初级q轴电压控制量(5)将初级d轴电压控制量和初级q轴电压控制量进行坐标变换得到初级α轴电压控制量和初级β轴电压控制量将其作为空间矢量脉宽调制的输入，实现直线感应电机效率的优化控制。优选地，损耗系数a1、a2、a3和a4分别为：a1=1Lme6RFe2...

【技术保护点】
一种直线感应电机效率优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采集直线感应电机的初级三相电流iA、iB和iC以及电机运行速度v2，根据电机运行速度v2计算得到次级角频率ωr；(2)由初级三相电流iA、iB和iC以及次级角频率ωr计算得到直线感应电机的次级磁链角度θ1和电磁推力F；通过坐标变换由次级磁链角度θ1以及初级三相电流iA、iB和iC得到初级d轴电流ids和初级q轴电流iqs；(3)根据次级角频率ωr和电磁推力F，计算得到优化的次级d轴磁链ψdr，进而得到初级d轴电流控制量将次级角频率参考值与次级角频率ωr的差值进行PI调节得到初级q轴电流控制量其中，优化的次级d轴磁链ψdr=122a23a1+Δ+124a23a1-Δ-16a3a142a23a1+Δ,]]>Δ=23Δ13a1Δ2+-4Δ13+Δ223+Δ2+-4Δ13+Δ223323a1,]]>Δ1=a22-36a1a4,]]>a1、a2、a3和a4为损耗系数，使得直线感应电机的总损耗Ploss=a0+a1ψdr2+a2ψdr-2+a3ψdr-4+a4ψdr-6]]>最小，a0为损耗系数；(4)将初级d轴电流控制量与初级d轴电流ids的差值进行PI调节得到初级d轴电压控制量将初级q轴电流控制量与初级q轴电流iqs的差值进行PI调节得到初级q轴电压控制量(5)将初级d轴电压控制量和初级q轴电压控制量进行坐标变换得到初级α轴电压控制量和初级β轴电压控制量将其作为空间矢量脉宽调制的输入，实现直线感应电机效率的优化控制。...

【技术特征摘要】
1.一种直线感应电机效率优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采集直线感应电机的初级三相电流iA、iB和iC以及电机运行速度v2，根据电机运行速
度v2计算得到次级角频率ωr；
(2)由初级三相电流iA、iB和iC以及次级角频率ωr计算得到直线感应电机的次级磁链角
度θ1和电磁推力F；通过坐标变换由次级磁链角度θ1以及初级三相电流iA、iB和iC得到初级d
轴电流ids和初级q轴电流iqs；
(3)根据次级角频率ωr和电磁推力F，计算得到优化的次级d轴磁链ψdr，进而得到初级d
轴电流控制量将次级角频率参考值与次级角频率ωr的差值进行PI调节得到初级q
轴电流控制量其中，优化的次级d轴磁链ψdr=122a23a1+Δ+124a23a1-Δ-16a3a142a23a1+Δ,]]>Δ=23Δ13a1Δ2+-4Δ13+Δ22...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，胡冬，智刚，张林，
申请(专利权)人：华中科技大学，中国长江航运集团电机厂，
类型：发明
国别省市：湖北;42