一種工礦電機車的分段轉差控制方法
2023-05-15 02:09:46 1
專利名稱：一種工礦電機車的分段轉差控制方法
技術領域：
本發明涉及工礦電機車控制技術領域，具體涉及一種工礦電機車的分段轉差控制方法。
背景技術：
目前，工礦場合使用的電機車多採用直流電機牽弓I，但直流電機具有結構複雜，有換向器火花，體積大，價格高，高速有限，維護困難等諸多不足，因此，以感應電機為主體的交流變頻調速系統將逐步取代傳統直流牽引系統，成為工礦電機車牽引控制系統的主力。感應電機變頻調速方法主要包括恆壓頻比控制、轉差頻率控制、矢量控制以及直接轉矩控制。恆壓頻比控制由於轉速開環，因此轉速響應速度慢，精度低，抗負載擾動能力差，且低速時由於轉子電阻壓降的影響，輸出轉矩明顯減小；轉差頻率控制具有良好的轉速響應和抗擾能力，但用於維持轉子磁通恆定的定子電流是轉差頻率的非線性函數，求解困難，不利於工程應用；以上兩者中的任何一種均不具備大啟動轉矩的優點，不適宜單獨用在工礦電機車的牽引控制中；矢量控制涉及複雜的坐標變換運算，磁場定向很難做到精準，而且控制系統涉及多個容易變化的電機參數，嚴重影響控制性能；直接轉矩控制分別對磁鏈和轉矩進行調節，通過切換電壓矢量實現轉矩的控制，但由於採用了砰砰控制，使直接轉矩控制的抗擾能力和低速性能不佳，轉矩脈動大。後兩者在工程實現過程中均會遇到多種難題，具體實現方法有待改善。
發明內容
本發明的目的在於解決上述現有方法的不足，提出一種容易實現，調速精度高，啟動轉矩大，抗負載擾動能力強，適用於工礦電機車實際運行環境和特殊工作狀態的工礦電機車的分段轉差控制方法。本發明可通過以下技術方法實現一種工礦電機車的分段轉差控制方法，其包括轉速檢測環節、轉差控制環節、V/F控制環節、SPWM環節和逆變環節；所述轉速檢測環節是對電機的轉速進行檢測；所述轉差控制環節利用上述轉速檢測環節得到的轉速和給定轉速對轉差頻率進行分段優化處理；所述V/F控制環節完成輸出頻率和輸出電壓的計算，其中輸出頻率由轉差頻率和轉子旋轉角頻率相加得到，所述轉子旋轉角頻率由電機轉速進行單位換算後得到，輸出電壓Vott=V*f/50，其中Vgffi為額定輸出電壓，f為當前輸出頻率，50為額定最大輸出頻率；所述SPWM環節實現逆變環節各開關管驅動信號佔空比的計算，佔空比Tm=VQUT*sina*TPWM/U,其中sina為各相電壓當前相位角對應的正弦值，Tpwm為PWM開關周期，U為載波信號的幅值；所述逆變環節通過三相H橋六管逆變電路實現，三相H橋六管逆變電路根據SPWM環節得到的各開關管驅動信號佔空比將直流電轉換為電機所需的三相交流電，實現對工礦電機車的分段轉差控制。進一步的，所述轉速檢測環節採用增量式光電編碼盤對電機的轉速進行檢測。
進一步的，所述轉差頻率的分段優化處理由以下分段函數實現:
權利要求
1.一種工礦電機車的分段轉差控制方法，其特徵在於包括轉速檢測環節、轉差控制環節、V/F控制環節、SPWM環節和逆變環節；所述轉速檢測環節是對電機的轉速進行檢測；所述轉差控制環節利用上述轉速檢測環節得到的轉速和給定轉速對轉差頻率進行分段優化處理；所述V/F控制環節完成輸出頻率和輸出電壓的計算，其中輸出頻率由轉差頻率和轉子旋轉角頻率相加得到，所述轉子旋轉角頻率由電機轉速進行單位換算後得到，輸出電壓Vott=Vg^^f/50，其中V.為額定輸出電壓，f為當前輸出頻率，50為額定最大輸出頻率；所述SPWM環節實現逆變環節各開關管驅動信號佔空比的計算，佔空比Tm=VQUT*sina*TPWM/U，其中sina為各相電壓當前相位角對應的正弦值，Tpwm為PWM開關周期，U為載波信號的幅值；所述逆變環節通過三相H橋六管逆變電路實現，三相H橋六管逆變電路根據SPWM環節得到的各開關管驅動信號佔空比將直流電轉換為電機所需的三相交流電，實現對工礦電機車的分段轉差控制。
2.根據權利要求1所述的工礦電機車分段轉差控制方法，其特徵在於所述轉速檢測環節採用增量式光電編碼盤對電機的轉速進行檢測。
3.根據權利要求1所述的工礦電機車分段轉差控制方法，其特徵在於所述轉差頻率的分段優化處理由以下分段函數實現:
4.根據權利要求1所述的工礦電機車分段轉差控制方法，其特徵在於所述三相H橋六管逆變電路由IGBT構成。
全文摘要
本發明涉及一種工礦電機車的分段轉差控制方法，該方法包括轉速檢測環節、轉差控制環節、V/F控制環節、SPWM環節以及逆變環節。本發明的分段轉差控制方法，結合恆壓頻比控制和轉差頻率控制的優點，並重點優化了轉差控制環節，使系統具有最大啟動轉矩，本發明涉及的控制方法可應用於工礦電機車的牽引控制中，具有易於實現、啟動轉矩大、轉速響應快、抗負載擾動能力強等優點。
文檔編號H02P23/08GK103078585SQ20131001179
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月12日 優先權日2013年1月12日
發明者杜貴平, 徐偉 申請人:華南理工大學