一種牽引用直線感應電機制動控制方法
2023-06-02 09:06:16
一種牽引用直線感應電機制動控制方法
【專利摘要】一種牽引用直線感應電機制動控制方法，其步驟為：（1）在接收到制動指令後，得到此時牽引直線感應電機實際的供電頻率f和供電轉差率s；（2）獲得車輛此時需要的制動減速度，並依據制動減速度、直線感應電機工作氣隙等實時變化信息，得到對應的牽引直線感應電機所需要的最佳供電頻率f2、對應的最佳供電轉差頻率sf2值；（3）調整直線感應電機實際供電頻率f1，使滿足：f1=f2且f1≥fmin，如一直滿足式f1≥fmin，則按此階段繼續電制動；否則，轉入步驟（4）；（4）當直線感應電機實際供電頻率f1滿足：f1<fmin時，調整電機供電頻率，使電機實際供電頻率f1=fmin，達到產生電機電制動力的目的。本發明具有控制方便、能夠節省列車運行能耗、抑制電機法向力波動、減少車輛機械制動剎車片磨損等優點。
【專利說明】—種牽引用直線感應電機制動控制方法
【技術領域】
[0001]本發明主要涉及到車輛牽引【技術領域】，特指一種用於車輛牽引的直線感應電機的制動控制方法，尤其適用於採用直線感應電機牽引的中低速磁浮列車領域。
【背景技術】
[0002]直線感應電機，也稱直線異步電機、直線異步電動機、直線感應電動機、牽引直線感應電機等等；其中直線，有時也稱線性，如線性感應電機。目前，直線感應電機已被作為牽引動力廣泛應用於各種車輛領域，例如:中低速磁浮列車領域；磁浮列車也稱為磁懸浮列車、磁浮車輛、磁浮交通等。
[0003]磁浮列車作為一種有著廣泛應用前景的未來綠色交通工具，越來越引起人們的關注。按速度劃分，磁浮列車分為高速和中低速磁浮列車，其中中低速磁浮列車是指速度(150km/h,尤其適用於城市或城郊的交通工具。
[0004]中低速磁浮列車一般均是採用U型懸浮電磁鐵懸浮車體、直線感應電機牽引方式。直線感應電機初級安裝於車體上，通過初級三相繞組施加三相電流，產生沿軌道方向運動的行波磁場，該磁場在軌道次級感應板上感應渦流，次級渦流磁場與初級產生的行波磁場相互作用，產生列車所需要的電制動力。
[0005]作為磁浮列車牽引用的直線感應電機，在產生列車電制動力的同時，會產生車輛與軌道之間的法向作用力，該法向力對車輛懸浮是一種附加的幹擾力，故此，怎樣在保證列車電制動力大小的同時，抑制電機的法向力，是磁浮列車用直線感應電機電制動控制的關鍵。
[0006]磁浮列車在正常運行過程中，存在一定的上下波動，從而引起直線感應電機工作氣隙的不斷變化；實際測試表明，這種波動通常達到3mm。故此，現有磁浮列車牽引直線感應電機控制中，採用傳統恆氣隙工作的旋轉感應電機控制方法，控制誤差大，一方面導致電機自身電制動能力沒有發揮出來，列車在制動過程中，過多依賴機械制動，造成機械剎車片磨損快，需要更換剎車片的時間周期短；另一方面不能得到準確的控制效果，電機法向力對車輛的穩定懸浮幹擾大。
[0007]有從業者提出「一種中低速磁懸浮列車制動控制方法及裝置」(申請公布號:CN103241135A)提出了一種通過調整列車懸浮間隙來調節電制動力的控制方法，該方法由於懸浮間隙需要不斷調整，而考慮列車是由多個懸浮電磁鐵支撐，由於車輛的動態上下波動，其懸浮氣隙也不斷變化，故此通過調整懸浮氣隙來滿足電制動力要求在實際中很難做到；同時由於不考慮氣隙變化對電機參數的影響，也會對車輛穩定懸浮造成負面影響。
【發明內容】
[0008]本發明要解決的技術問題就在於:針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種控制方便、能夠節省列車運行能耗、抑制電機法向力波動、有利於車輛穩定懸浮、減少車輛機械制動剎車片磨損的牽引用直線感應電機制動控制方法。[0009]為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案:
[0010]一種牽引用直線感應電機制動控制方法，其步驟為:
[0011](I)在車輛運行控制系統接收到制動指令後，得到此時牽引直線感應電機實際的供電頻率f和供電轉差率S ;
[0012](2)收集車輛運行速度、運行位置，以及電機工作氣隙、工作電壓、工作電流等實時變化信息，通過仿真模塊計算得到電機最優供電頻率4、對應的最佳供電轉差頻率Sf2值以及車輛需要的制動減速度；
[0013](3)調整直線感應電機實際供電頻率f1;使滿足4=?且≥fmin，式中fmin為預先設定的電機實際供電最小頻率基值；在制動過程中，車輛速度不斷降低，如一直滿足式ASfmin，則按此階段繼續電制動；即:由列車運行位置檢測，得到列車需要的制動減速度預設要求值，並判斷車輛是否滿足此時需要的制動減速度要求，如果滿足，則維持現狀；如果不滿足，則增大電機供電電流，直至滿足需要的制動減速度要求；否則，轉入步驟(4)進行電制動控制；
[0014](4)當直線感應電機實際供電頻率滿足=Mfmin時，調整電機供電頻率，使電機實際供電頻率f^f—，此時通過改變輸出電機三相電流相序，達到產生電機電制動力的目的；在直線感應電機實際供電頻率4等於fmin情況下，判斷車輛是否滿足此時需要的制動減速度要求，如果滿足，則維持現狀；如果不滿足，則增大直線感應電機供電電流，直至電機供電電流達到限定的最大值。
[0015]作為本發明的進一步改進:在步驟(3)中，電制動控制可以執行以下流程:
[0016](3.1)列車速度較高，根據檢測得到的列車運動速度逐步減小牽引逆變器輸出頻率，使行波磁場速度小於列車運行速度，即V(I〈V，此時電機的轉差率s〈0 ；
[0017](3.2)選擇:
[0018]
【權利要求】
1.一種牽引用直線感應電機制動控制方法，其特徵在於，步驟為: (1)在車輛運行控制系統接收到制動指令後，得到此時牽引直線感應電機實際的供電頻率f和供電轉差率S ; (2)收集車輛運行速度、運行位置，以及電機工作氣隙、工作電壓、工作電流實時變化信息，計算得到電機最優供電頻率f2、對應的最佳供電轉差頻率Sf2值以及車輛需要的制動減速度； (3)調整直線感應電機實際供電頻率，使滿足4=&且4^ fmin，式中fmin為預先設定的電機實際供電最小頻率基值；在制動過程中，車輛速度不斷降低，如一直滿足式4 ^ fmin，則按此階段繼續電制動；即:由列車運行位置檢測，得到列車需要的制動減速度預設要求值，並判斷車輛是否滿足此時需要的制動減速度要求，如果滿足，則維持現狀；如果不滿足，則增大電機供電電流，直至滿足需要的制動減速度要求；否則，轉入步驟(4)進行電制動控制； (4)當直線感應電機實際供電頻率滿足=^fmin時，調整電機供電頻率，使電機實際供電頻率，此時通過改變輸出電機三相電流相序，達到產生電機電制動力的目的；在直線感應電機實際供電頻率等於fmin情況下，判斷車輛是否滿足此時需要的制動減速度要求，如果滿足，則維持現狀；如果不滿足，則增大直線感應電機供電電流，直至電機供電電流達到限定的最大值。
2.根據權利要求1所述的牽引用直線感應電機制動控制方法，其特徵在於，在步驟(3)中，電制動控制可以執行以下流程: (3.1)列車速度較高，根據檢測得到的列車運動速度逐步減小牽引逆變器輸出頻率，使行波磁場速度小於列車運行速度，即V(I〈V，此時電機的轉差率s〈0 ； (3.2)選擇:
f=f0+kv 式中k為常數，f0為預設頻率基值；從而:
3.根據權利要求1或2所述的牽引用直線感應電機制動控制方法，其特徵在於，在所述步驟(1)中是通過車載採樣模塊，收集車輛運行速度、運行位置，以及直線感應電機工作氣隙、工作電壓、工作電流的實時信息，用來計算得到此時牽引直線感應電機需要的最佳供電頻率f2和最佳轉差頻率Sf2。
4.根據權利要求1或2所述的牽引用直線感應電機制動控制方法，其特徵在於，在所述步驟(2)中是藉助仿真模塊來獲得車輛此時需要的制動減速度，以及牽引直線感應電機需要的最佳供電頻率f2和最佳轉差頻率Sf2。
【文檔編號】B60L7/26GK103895520SQ201410116731
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】劉少克, 李 傑, 龍志強, 吳峻, 曾欣欣 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學