專利名稱：一種工礦電機(jī)車的分段轉(zhuǎn)差控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工礦電機(jī)車控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工礦電機(jī)車的分段轉(zhuǎn)差控制方法。
背景技術(shù)：
目前，工礦場(chǎng)合使用的電機(jī)車多采用直流電機(jī)牽弓I，但直流電機(jī)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有換向器火花，體積大，價(jià)格高，高速有限，維護(hù)困難等諸多不足，因此，以感應(yīng)電機(jī)為主體的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)將逐步取代傳統(tǒng)直流牽引系統(tǒng)，成為工礦電機(jī)車牽引控制系統(tǒng)的主力。感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速方法主要包括恒壓頻比控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制。恒壓頻比控制由于轉(zhuǎn)速開環(huán)，因此轉(zhuǎn)速響應(yīng)速度慢，精度低，抗負(fù)載擾動(dòng)能力差，且低速時(shí)由于轉(zhuǎn)子電阻壓降的影響，輸出轉(zhuǎn)矩明顯減??；轉(zhuǎn)差頻率控制具有良好的轉(zhuǎn)速響應(yīng)和抗擾能力，但用于維持轉(zhuǎn)子磁通恒定的定子電流是轉(zhuǎn)差頻率的非線性函數(shù)，求解困難，不利于工程應(yīng)用；以上兩者中的任何一種均不具備大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的優(yōu)點(diǎn)，不適宜單獨(dú)用在工礦電機(jī)車的牽引控制中；矢量控制涉及復(fù)雜的坐標(biāo)變換運(yùn)算，磁場(chǎng)定向很難做到精準(zhǔn)，而且控制系統(tǒng)涉及多個(gè)容易變化的電機(jī)參數(shù)，嚴(yán)重影響控制性能；直接轉(zhuǎn)矩控制分別對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)切換電壓矢量實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的控制，但由于采用了砰砰控制，使直接轉(zhuǎn)矩控制的抗擾能力和低速性能不佳，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大。后兩者在工程實(shí)現(xiàn)過(guò)程中均會(huì)遇到多種難題，具體實(shí)現(xiàn)方法有待改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有方法的不足，提出一種容易實(shí)現(xiàn)，調(diào)速精度高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，抗負(fù)載擾動(dòng)能力強(qiáng)，適用于工礦電機(jī)車實(shí)際運(yùn)行環(huán)境和特殊工作狀態(tài)的工礦電機(jī)車的分段轉(zhuǎn)差控制方法。本發(fā)明可通過(guò)以下技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)一種工礦電機(jī)車的分段轉(zhuǎn)差控制方法，其包括轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)差控制環(huán)節(jié)、V/F控制環(huán)節(jié)、SPWM環(huán)節(jié)和逆變環(huán)節(jié)；所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)是對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)；所述轉(zhuǎn)差控制環(huán)節(jié)利用上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)得到的轉(zhuǎn)速和給定轉(zhuǎn)速對(duì)轉(zhuǎn)差頻率進(jìn)行分段優(yōu)化處理；所述V/F控制環(huán)節(jié)完成輸出頻率和輸出電壓的計(jì)算，其中輸出頻率由轉(zhuǎn)差頻率和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角頻率相加得到，所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角頻率由電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行單位換算后得到，輸出電壓Vott=V*f/50，其中Vgffi為額定輸出電壓，f為當(dāng)前輸出頻率，50為額定最大輸出頻率；所述SPWM環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)逆變環(huán)節(jié)各開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比的計(jì)算，占空比Tm=VQUT*sina*TPWM/U,其中sina為各相電壓當(dāng)前相位角對(duì)應(yīng)的正弦值，Tpwm為PWM開關(guān)周期，U為載波信號(hào)的幅值；所述逆變環(huán)節(jié)通過(guò)三相H橋六管逆變電路實(shí)現(xiàn)，三相H橋六管逆變電路根據(jù)SPWM環(huán)節(jié)得到的各開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比將直流電轉(zhuǎn)換為電機(jī)所需的三相交流電，實(shí)現(xiàn)對(duì)工礦電機(jī)車的分段轉(zhuǎn)差控制。進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)采用增量式光電編碼盤對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)。
進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)差頻率的分段優(yōu)化處理由以下分段函數(shù)實(shí)現(xiàn):
權(quán)利要求
1.一種工礦電機(jī)車的分段轉(zhuǎn)差控制方法，其特征在于包括轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)差控制環(huán)節(jié)、V/F控制環(huán)節(jié)、SPWM環(huán)節(jié)和逆變環(huán)節(jié)；所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)是對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)；所述轉(zhuǎn)差控制環(huán)節(jié)利用上述轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)得到的轉(zhuǎn)速和給定轉(zhuǎn)速對(duì)轉(zhuǎn)差頻率進(jìn)行分段優(yōu)化處理；所述V/F控制環(huán)節(jié)完成輸出頻率和輸出電壓的計(jì)算，其中輸出頻率由轉(zhuǎn)差頻率和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角頻率相加得到，所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角頻率由電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行單位換算后得到，輸出電壓Vott=Vg^^f/50，其中V.為額定輸出電壓，f為當(dāng)前輸出頻率，50為額定最大輸出頻率；所述SPWM環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)逆變環(huán)節(jié)各開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比的計(jì)算，占空比Tm=VQUT*sina*TPWM/U，其中sina為各相電壓當(dāng)前相位角對(duì)應(yīng)的正弦值，Tpwm為PWM開關(guān)周期，U為載波信號(hào)的幅值；所述逆變環(huán)節(jié)通過(guò)三相H橋六管逆變電路實(shí)現(xiàn)，三相H橋六管逆變電路根據(jù)SPWM環(huán)節(jié)得到的各開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比將直流電轉(zhuǎn)換為電機(jī)所需的三相交流電，實(shí)現(xiàn)對(duì)工礦電機(jī)車的分段轉(zhuǎn)差控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工礦電機(jī)車分段轉(zhuǎn)差控制方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)采用增量式光電編碼盤對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工礦電機(jī)車分段轉(zhuǎn)差控制方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)差頻率的分段優(yōu)化處理由以下分段函數(shù)實(shí)現(xiàn):
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工礦電機(jī)車分段轉(zhuǎn)差控制方法，其特征在于所述三相H橋六管逆變電路由IGBT構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工礦電機(jī)車的分段轉(zhuǎn)差控制方法，該方法包括轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)差控制環(huán)節(jié)、V/F控制環(huán)節(jié)、SPWM環(huán)節(jié)以及逆變環(huán)節(jié)。本發(fā)明的分段轉(zhuǎn)差控制方法，結(jié)合恒壓頻比控制和轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點(diǎn)，并重點(diǎn)優(yōu)化了轉(zhuǎn)差控制環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)具有最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，本發(fā)明涉及的控制方法可應(yīng)用于工礦電機(jī)車的牽引控制中，具有易于實(shí)現(xiàn)、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速響應(yīng)快、抗負(fù)載擾動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P23/08GK103078585SQ20131001179
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月12日
發(fā)明者杜貴平, 徐偉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)