一种电机模拟器电流跟踪方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及电力电子技术领域，公开了一种电机模拟器电流跟踪方法及系统，以准确、快速、灵活地实现对电机定子电流的跟踪，为牵引电机的故障注入、诊断和容错技术提供真实可靠的模拟环境；本发明专利技术首先建立电机模拟器中开关矩阵相电压方程和开关矩阵状态方程，并根据开关矩阵相电压方程和开关矩阵状态方程建立电机模拟器状态方程；然后对电机模拟器的负载电流进行采样，根据电机模拟器状态方程和负载电流建立电机模拟器负载电流的预测模型；最后根据负载电流预测值构建系统评价函数，根据评价函数计算每一组备选开关状态的评价函数值，选取最小评价函数值对应的开关状态作为开关矩阵下一时刻的开关状态。

A current tracking method and system for motor simulator

The invention relates to the field of electrical and electronic technology, and discloses a current tracking method and system of electric motor simulator, which can accurately, quickly and flexibly realize the tracking of the stator current of the motor, and provide real and reliable simulation environment for the fault injection, diagnosis and fault tolerance of the traction motor; the invention first establishes the motor simulator. The phase voltage equation of the switch matrix and the state equation of the switch matrix are set up, and the state equation of the motor simulator is established according to the phase voltage equation of the switch matrix and the state equation of the switch matrix. Then the load current of the motor simulator is sampled, and the load current of the motor simulator is established according to the state equation of the motor simulator and the load current. In the end, the system evaluation function is constructed according to the prediction value of the load current, and the evaluation function is calculated according to the evaluation function, and the switch state corresponding to the minimum evaluation function value is selected as the switching state at the next time of the switch matrix.

【技术实现步骤摘要】
一种电机模拟器电流跟踪方法及系统
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种电机模拟器电流跟踪方法及系统。
技术介绍
随着现代轨道交通技术的不断发展，高速列车的安全性已经成为高速铁路运行与发展的首要问题。牵引电机作为高速列车运行安全的关键设备之一，其是否正常工作直接影响到高速列车能否安全稳定运行。如果牵引电机出现故障而未能及时发现和排除，将会导致换向不良甚至发生转子咬死难于转动而裂轴等恶性事故。因此针对高速列车牵引电机故障注入及注入后整个系统运行状态的研究至关重要。目前，在利用感应电机作为系统功率负载设备时，存在诸多问题，需要不同程度的破坏电机，才能实现电机的故障注入，且注入故障类型受限。与传统的电机负载平台相比，电机模拟器具有空间需求小，噪声等级低，能量损耗少，安全系数高等优点，无需损伤电机实物且可进行重复性实验，实现对正常及故障状态下参考电流的跟踪，获得电机工作过程中定子电流的数据及特征。而在电机模拟器控制过程中，传统的PID控制虽然可以实现对目标对象的动态调节，但是目标响应速度不尽如人意，当某个系统对目标的动态效果、鲁棒性等要求较高时，传统的PID控制难以适应要求。而预测控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机模拟器电流跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立电机模拟器中开关矩阵相电压方程和开关矩阵状态方程，并根据所述开关矩阵相电压方程和所述开关矩阵状态方程建立电机模拟器状态方程；S2：对电机模拟器的负载电流进行采样，根据所述电机模拟器状态方程和所述负载电流建立电机模拟器负载电流的预测模型，根据所述预测模型获取电机模拟器的负载电流预测值；S3：根据所述负载电流预测值构建系统评价函数，根据所述评价函数计算每一组备选开关状态的评价函数值，选取最小评价函数值对应的开关状态作为开关矩阵下一时刻的开关状态，以实现电机模拟器负载电流对电机模型定子电流的跟踪。

【技术特征摘要】
1.一种电机模拟器电流跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立电机模拟器中开关矩阵相电压方程和开关矩阵状态方程，并根据所述开关矩阵相电压方程和所述开关矩阵状态方程建立电机模拟器状态方程；S2：对电机模拟器的负载电流进行采样，根据所述电机模拟器状态方程和所述负载电流建立电机模拟器负载电流的预测模型，根据所述预测模型获取电机模拟器的负载电流预测值；S3：根据所述负载电流预测值构建系统评价函数，根据所述评价函数计算每一组备选开关状态的评价函数值，选取最小评价函数值对应的开关状态作为开关矩阵下一时刻的开关状态，以实现电机模拟器负载电流对电机模型定子电流的跟踪。2.根据权利要求1所述的电机模拟器电流跟踪方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据所述开关矩阵相电压方程和所述开关矩阵状态方程建立电机模拟器状态方程包括以下步骤：S1.1：建立电机模拟器中开关矩阵相电压方程为：式中，UaN、UbN和UcN分别为开关矩阵交流侧A、B、C三相相电压，Udc为开关矩阵直流侧的恒定电压，SA、SB和SC分别为开关，将每组开关状态记为Sz；S1.2：根据所述开关矩阵相电压方程建立开关矩阵状态方程为：式中，R为负载耦合网络的电阻，L为负载耦合网络的电感，Ua′n、Ub′n、Uc′n分别为主电路变流器A、B、C三相输出相电压，UnN为主电路变流器中性点与开关矩阵负端之间的电压，ia，ib，ic分别为耦合负载网络A、B、C三相负载电流；S1.3：建立开关矩阵电压输出点与主电路变流器电压中性点间电压Uxn的方程为：Uxn＝UxN-UnN(3)式中，UxN为开关矩阵的输出电压，x为电压的对应相路，其中，x＝a,b,c；根据上述公式(2)(3)得到电机模拟器状态方程为：3.根据权利要求2所述的电机模拟器电流跟踪方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据所述预测模型获取电机模拟器的负载电流预测值包括以下步骤:S2.1：对电机模拟器负载电流ix进行采样，设定一个开关周期为Ts，对进行离散化：式中，k为当前采样时刻；S2.2：根据上述公式(4)和(5)建立abc坐标系下电机模拟器负载电流的预测模型为：式中，k＝1,2,3……，为abc坐标系下主电路变流器三相输出电压在k时刻的采样值，为电机模拟器负载电流在k时刻的采样值，为电机模拟器负载电流在k+1时刻的预测值；S2.3：建立在αβ坐标系下，采样电流的预测模型为：式中，为电机模拟器在αβ坐标系下负载电流。4.根据权利要求3所述的电机模拟器电流跟踪方法，其特征在于，将abc坐标系转换为αβ坐标系采用公式为：式中，isα、isβ表示αβ坐标系下对应电机模拟器负载电流isa、isb、isc的采样值，usα、usβ表示αβ坐标系下对应主电路变流器三相输出电压usa、usb、usc的采样值，Pαβ表示abc坐标系转换为αβ坐标系的变换矩阵，计算公式为：5.根据权利要求1所述的电机模拟器电流跟踪方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据所述评价函数计算每...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭涛，刘博，阳春华，杨超，陶宏伟，但汉兵，杨笑悦，武岳，贺泽洲，尹进田，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43