牽引電機(jī)調(diào)制方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種牽引電機(jī)調(diào)制方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，交通業(yè)也隨之日益進(jìn)步，其中，常見的 軌道車輛依靠牽引電機(jī)提供牽引力，實現(xiàn)車速的增加、減小等。而在控制車速的變化時， 通常采用PWM (Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）調(diào)制技術(shù)，具體的，通過VVVF (Variable Voltage and Variable Frequency,變頻變壓調(diào)速)逆變器在低輸出頻率段對牽 引電機(jī)采用異步調(diào)制模式，而在高輸出頻率段時，采用同步調(diào)制模式。
[0003] 然而，在調(diào)制過程中，作為軌道車輛主要動力裝置的牽引電機(jī)，其噪聲是軌道車輛 的一個主要的聲源，嚴(yán)重地影響車內(nèi)乘客的舒適性以及沿線居民的工作和休息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種牽引電機(jī)調(diào)制方法和裝置，用于降低調(diào)制過程中出現(xiàn)的噪音，保 證乘客的舒適性。
[0005] 第一方面，本發(fā)明提供一種牽引電機(jī)調(diào)制方法，包括：
[0006] 采用脈沖寬度調(diào)制PWM信號對牽引電機(jī)進(jìn)行異步調(diào)制以使?fàn)恳姍C(jī)轉(zhuǎn)動速率增 長；所述異步調(diào)制過程中所述PWM信號是由頻率隨機(jī)變化的載波疊加三角波產(chǎn)生；
[0007] 基于牽引電機(jī)的異步調(diào)制，當(dāng)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率為預(yù)設(shè)閾值時，對牽引電機(jī)進(jìn)行 同步調(diào)制。
[0008] 第二方面，本發(fā)明提供一種牽引電機(jī)調(diào)制裝置，包括：
[0009] 異步調(diào)制模塊，用于采用脈沖寬度調(diào)制PWM信號對牽引電機(jī)進(jìn)行異步調(diào)制以使?fàn)?引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率增長；所述異步調(diào)制過程中所述PWM信號是由頻率隨機(jī)變化的載波疊加三 角波產(chǎn)生；
[0010] 同步調(diào)制模塊，用于基于牽引電機(jī)的異步調(diào)制，當(dāng)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率為預(yù)設(shè)閾值 時，對牽引電機(jī)進(jìn)行同步調(diào)制。
[0011] 本發(fā)明提供的牽引電機(jī)調(diào)制方法和裝置，通過采用頻率隨機(jī)變化的載波控制PWM 信號，以對牽引電機(jī)進(jìn)行異步調(diào)制，使得作為震源的牽引電機(jī)的震動頻率是變化的，從而各 個頻率下由震動輻射的聲波在空氣中傳播時，可出現(xiàn)不同頻率的聲波的波峰和波谷疊加， 使得噪聲的聲波能量相抵消，可顯著地降低噪音，保證了乘客的舒適性，且不會對沿線居民 的工作和休息帶來干擾。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明牽引電機(jī)調(diào)制方法實施例一的流程圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明牽引電機(jī)調(diào)制方法實施例二的流程圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明實施例二中牽引電機(jī)進(jìn)行調(diào)制的控制框圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明實施例二中牽引電機(jī)進(jìn)行調(diào)制的波形示意圖；
[0016] 圖5為現(xiàn)有技術(shù)噪首分貝的不意圖；
[0017] 圖6為本發(fā)明實施例二中噪音分貝的示意圖；
[0018] 圖7為本發(fā)明牽引電機(jī)調(diào)制裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖8為本發(fā)明牽引電機(jī)調(diào)制裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 圖1為本發(fā)明牽引電機(jī)調(diào)制方法實施例一的流程圖。如圖1所示，該方法的執(zhí)行 主體為牽引電機(jī)調(diào)制裝置，該裝置可采用硬件和/或軟件實現(xiàn)，其中硬件部分包括載波發(fā) 生器、相關(guān)的控制電路等，而軟件部分包括相關(guān)的控制算法等；該裝置優(yōu)選的可設(shè)置在牽引 電機(jī)調(diào)制設(shè)備中，具體的該方法包括：
[0021] S101、采用PWM信號對牽引電機(jī)進(jìn)行異步調(diào)制以使?fàn)恳姍C(jī)轉(zhuǎn)動速率增長。
[0022] 在控制軌道車輛行駛時，軌道車輛的速率是由0開始增長，對應(yīng)的，牽引電機(jī)的轉(zhuǎn) 動速率也隨之變化；在當(dāng)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率不大于預(yù)設(shè)閾值時，采用PWM信號對牽引電機(jī) 進(jìn)行異步調(diào)制；當(dāng)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率經(jīng)過異步調(diào)制達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時，則對牽引電機(jī)進(jìn)行同 步調(diào)制，即執(zhí)行S102。
[0023] 在異步調(diào)制過程中，PWM信號包括多個頻率的門極脈沖信號，而門極脈沖信號是通 過載波疊加三角波產(chǎn)生的，在本實施例中，異步調(diào)制過程中PWM信號是由頻率隨機(jī)變化的 載波疊加三角波產(chǎn)生的，從而使PWM信號的頻率隨機(jī)變化。上述載波常見的為正弦波，眾所 周知的，該正弦波附帶有諧波信號，該諧波信號在進(jìn)入牽引電機(jī)后經(jīng)一系列作用，最終在牽 引電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙中產(chǎn)生電磁力，引起牽引電機(jī)的振動，進(jìn)而向外輻射噪聲。由上 述噪聲產(chǎn)生的原理可知，噪聲聲波的傳播頻率與上述諧波信號的頻率相關(guān)，因此在現(xiàn)有技 術(shù)中，由于載波的頻率固定，所以牽引電機(jī)的震動頻率也是固定不變的，進(jìn)而該牽引電機(jī)作 為震源，由固定頻率震動而輻射的聲波在空氣中傳播時，同一頻率的聲波的波峰和波峰疊 加，波谷和波谷疊加，形成能量的累加，故而噪音較大，影響了乘客的舒適性。
[0024] 而在本實施例中，異步調(diào)制過程中載波的頻率是隨機(jī)變化的，因此，該牽引電機(jī)作 為震源，其震動頻率是變化的，從而由各個頻率震動而輻射的各個聲波在空氣中傳播時，不 同頻率的聲波的波峰和波谷疊加，使得噪聲的聲波能量相抵消，故而顯著地降低了噪音，保 證了乘客的舒適性。
[0025] S102、基于牽引電機(jī)的異步調(diào)制，當(dāng)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率為預(yù)設(shè)閾值時，對牽引電機(jī) 進(jìn)行同步調(diào)制。
[0026] 在本實施例中，同步調(diào)制可采用現(xiàn)有技術(shù)，即采用21分頻、15分頻等對電機(jī)進(jìn)行 調(diào)制。
[0027] 本實施例中，通過采用頻率隨機(jī)變化的載波控制PWM信號，以對牽引電機(jī)進(jìn)行異 步調(diào)制，使得作為震源的牽引電機(jī)的震動頻率是變化的，從而各個頻率下由震動輻射的聲 波在空氣中傳播時，可出現(xiàn)不同頻率的聲波的波峰和波谷疊加，使得噪聲的聲波能量相抵 消，可顯著地降低噪音，保證了乘客的舒適性，且不會對沿線居民的工作和休息帶來干擾。
[0028] 圖2為本發(fā)明牽引電機(jī)調(diào)制方法實施例二的流程圖。如圖2所示，本實施例是在 圖1所示的實施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的做出詳細(xì)描述，該方法包括：
[0029] S201、在當(dāng)前時刻，根據(jù)第一門極脈沖信號下的第一牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率與在預(yù)設(shè) 的斜率庫中隨機(jī)選擇的斜率值，更新載波的頻率。
[0030] S202、使更新的載波頻率疊加三角波獲得第二門極脈沖信號的頻率，并根據(jù)第二 門極脈沖信號的頻率對牽引電機(jī)進(jìn)行異步調(diào)制，獲得第二牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率。
[0031] 具體的，圖3為本發(fā)明實施例二中牽引電機(jī)進(jìn)行調(diào)制的控制框圖。如圖3所示， 當(dāng)前時刻的門極脈沖信號的頻率作為第一門極脈沖信號的頻率，并通過速度傳感器等可獲 取牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率的設(shè)備，獲得第一門極脈沖信號下的第一牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率，該第一 牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動速率V i作為輸入值，同時在在預(yù)設(shè)的斜率庫中隨機(jī)選擇的斜率值，開始執(zhí)行 S201，通過載波頻率計算單元、變化頻率計算單元，更新載波的頻率；隨后根據(jù)該更新頻率 后的載波執(zhí)行S202,產(chǎn)生新的門極脈沖信號，即完成一次閉環(huán)控制。其中斜率庫中存儲了至 少兩個預(yù)設(shè)斜率值，所述斜率值大于〇。
[0032] 在圖3中，更新頻率后的載波通過三角波計算單元的疊加，并通過PWM計算單元的 處理，獲得第二門極脈沖信號，在實際中，門極脈沖信號脈寬的產(chǎn)生還需牽引電機(jī)三相電流 幅值作為輸入?yún)?shù)，如圖3中I v，Iv和Iw作為電流輸入?yún)?shù)，而Iv，Iv和I w是由數(shù)學(xué)模型建 立的虛擬值、和Iq經(jīng)過三相電流輸出單元處理后獲得的，具體如現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
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