專利名稱：一種工礦電機車恒壓頻比控制的電壓補償方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及交流變頻調(diào)速領域，具體涉及一種工礦電機車恒壓頻比控制的電壓補償方法。
背景技術(shù)：
直流電機結(jié)構(gòu)復雜，有換向器火花，體積大，價格高，高速有限，維護困難，且直流傳動效率低下，因此，以感應電機為動力的交流傳動系統(tǒng)正逐步取代傳統(tǒng)的直流傳動，成為工礦場合以及軌道交通領域動力牽引的主要發(fā)展趨勢。目前，研究較多的交流傳動控制方法主要是矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，但兩者在工程實現(xiàn)中均存在難以解決的問題，例如矢量控制系統(tǒng)涉及復雜的坐標變換和易變化的電機參數(shù)，且難以對轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向，使得控制性能變差，采用人工智能、自適應等措施可以改善這種情況，但方法過于復雜，大大增加了工程應用的難度；直接轉(zhuǎn)矩控制采用砰砰控制，使轉(zhuǎn)矩和磁鏈產(chǎn)生較大的脈動，而且需要對轉(zhuǎn)矩、磁鏈構(gòu)建狀態(tài)觀測器，觀測精度難以保證。恒壓頻比控制結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，但低速性能差，難以應對網(wǎng)壓波動、重載或爬坡等工況，不能很好的滿足工礦軌道電機車的特殊控制要求，需要在工程實現(xiàn)時作相應改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對工礦電機車恒壓頻比控制系統(tǒng)，提出一種工礦電機車恒壓頻比控制的電壓補償方法，以解決工礦電機車恒壓頻比控制低速時輸出轉(zhuǎn)矩小的問題，并使電機車能夠應對重載、網(wǎng)壓波動等工況。本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種工礦電機車恒壓頻比控制的電壓補償方法，其包括定子電阻壓降補償；所述定子電阻壓降補償將輸出頻率((T額定頻率)、輸出電壓((T額定電壓)分割為若干區(qū)間；所述輸出頻率和輸出電壓的各個區(qū)間一一對應，且輸出電壓在相應頻率區(qū)間內(nèi)隨頻率均勻變化，使每個區(qū)間內(nèi)輸出電壓與輸出頻率的比值均大于額定電壓與額定頻率的比值，以補償?shù)皖l時定子電阻壓降的影響。進一步的，上述方法還包括重載補償；所述重載補償在轉(zhuǎn)差頻率大于限定值時，使輸出電壓增加一個重載補償值；所述重載補償值為一累加值，每次增加值為設定值，當轉(zhuǎn)差頻率小于限定值時，重載補償值減小，每次減小值也為設定值，直至降為O。進一步的，上述方法還包括網(wǎng)壓波動補償；所述網(wǎng)壓波動補償根據(jù)直流輸入電壓的變化對實際定子電壓進行補償，當輸入電壓小于正常值時，輸出電壓=輸出電壓* ( 1+補償電壓比)，當輸入電壓大于正常值時，輸出電壓=輸出電壓* (1-補償電壓比)；所述正常值為三相市電經(jīng)不控整流得到的直流電壓值；所述補償電壓比按以下規(guī)則確定當輸入電壓小于下限值時，補償電壓比=(正常值-下限值)/輸入電壓，當輸入電壓處于下限值與正常值之間時，補償電壓比=(正常值-輸入電壓)/輸入電壓，當輸入電壓處于正常值與上限值之間時，補償電壓比=(輸入電壓-正常值)/輸入電壓，當輸入電壓大于上限值時，補償電壓比=(上限值-正常值)/輸入電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、實現(xiàn)了定子電阻壓降的補償，提高了電機車低速時的輸出轉(zhuǎn)矩。2、實現(xiàn)了重載補償，使電機車在重載運行時或爬坡時能夠輸出足夠大的牽引力。3、實現(xiàn)了網(wǎng)壓波動補償，當直流架線電壓在較大范圍內(nèi)變化時，電機車仍然可以滿足工作要求。


圖1是定子電阻壓降補償示意圖。圖2是重載補償流程圖。圖3是網(wǎng)壓波動補償流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施做進一步說明。圖1是定子電阻壓降補償示意圖，本實施例根據(jù)圖1所示電壓、頻率關系曲線，將輸出頻率的變化范圍分割為4個區(qū)間，分界點為2、10、25，將輸出電壓的變化范圍也分割為4個區(qū)間，分界點分別為額定輸出電壓的16%、35%、60%，所述輸出頻率、輸出電壓的變化范圍值O到額定值，所述輸出頻率和輸出電壓的4個區(qū)間一一對應，且輸出電壓在相應頻率區(qū)間內(nèi)隨頻率均勻變化。由示意圖可見，在輸出頻率的各個區(qū)間，電壓與頻率的比值均有不同程度的提高，經(jīng)過電機車控制器控制逆變器輸出，使電機定子的實際電壓獲得了相應的升高，補償了定子電阻壓降對輸出轉(zhuǎn)矩的影響，特別是低頻時的機械特性獲得了很大提升。圖2是重載補償流程圖，本實施例根據(jù)圖中所示流程，根據(jù)轉(zhuǎn)差頻率的大小，對輸出電壓進行補償，當轉(zhuǎn)差頻率大于限定值時，使輸出電壓增加一個重載補償值，所述重載補償值為一累加值，每次增加額定電壓的1%，當重在補償值打到額定電壓的15%時，保持為恒值，當轉(zhuǎn)差頻率小于限定值時，重載補償值減小，每次減小額定電壓的1%，直至降為O。所述限定值視電機容量而定。經(jīng)過電機車控制器，使電機定子電壓在電機車重載或爬坡時逐漸升高，直至輸出轉(zhuǎn)矩滿足要求，待情況好轉(zhuǎn)后，再逐漸使輸出電壓恢復初始狀態(tài)。圖3是網(wǎng)壓波動補償流程圖，本實施例中，取輸入電壓正常值取為540V，上限值為800V，下限值為300V ;所述網(wǎng)壓波動補償根據(jù)直流供電電壓的變化對實際定子電壓進行補償，當輸入電壓小于540V時,輸出電壓=輸出電壓*( 1+補償電壓比)，當輸入電壓大于540V時，輸出電壓=輸出電壓* (1-補償電壓比);所述補償電壓比按以下規(guī)則確定當輸入電壓小于300V時，補償電壓比=(540-300)/輸入電壓，當輸入電壓處于[300, 540]區(qū)間時，補償電壓比=(540-輸入電壓)/輸入電壓，當輸入電壓處于[540，800]區(qū)間時，補償電壓比=(輸入電壓-540)/輸入電壓，當輸入電壓大于800V時，補償電壓比=(800-540)/輸入電壓，實驗結(jié)果顯示，當直流輸入電壓波動時，電機定子電壓能夠跟隨輸入電壓變化，從而滿足工作要求。以上各種補償方法中的計算、判斷和處理均由工礦電機車所帶控制器的處理芯片實現(xiàn)，由控制器輸出控制信號控制電機車逆變器的輸出，從而達到補償效果。
權(quán)利要求
1.一種工礦電機車恒壓頻比控制的電壓補償方法，其特征在于包括定子電阻壓降補償；所述定子電阻壓降補償將輸出頻率、輸出電壓分割為若干區(qū)間；所述輸出頻率和輸出電壓的各個區(qū)間一一對應，且輸出電壓在相應頻率區(qū)間內(nèi)隨頻率均勻變化，使每個區(qū)間內(nèi)輸出電壓與輸出頻率的比值均大于額定電壓與額定頻率的比值，以補償?shù)皖l時定子電阻壓降的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工礦電機車恒壓頻比控制的電壓補償方法，其特征在于還包括重載補償；所述重載補償在轉(zhuǎn)差頻率大于限定值時，使輸出電壓增加一個重載補償值；所述重載補償值為一累加值，每次增加值為設定值，當轉(zhuǎn)差頻率小于限定值時，重載補償值減小，每次減小值也為設定值，直至降為O。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工礦電機車恒壓頻比控制的電壓補償方法，其特征在于還包括網(wǎng)壓波動補償；所述網(wǎng)壓波動補償根據(jù)直流輸入電壓的變化對實際定子電壓進行補償，當輸入電壓小于正常值時，輸出電壓=輸出電壓* (1+補償電壓比)，當輸入電壓大于正常值時，輸出電壓= 輸出電壓* (1-補償電壓比)；所述正常值為三相市電經(jīng)不控整流得到的直流電壓值；所述補償電壓比按以下規(guī)則確定:當輸入電壓小于下限值時，補償電壓比=(正常值-下限值)/輸入電壓，當輸入電壓處于下限值與正常值之間時，補償電壓比=(正常值-輸入電壓)/輸入電壓，當輸入電壓處于正常值與上限值之間時，補償電壓比=(輸入電壓-正常值)/輸入電壓，當輸入電壓大于上限值時，補償電壓比=(上限值-正常值)/輸入電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工礦電機車恒壓頻比控制的電壓補償方法，具體包括定子電阻壓降補償、重載補償、網(wǎng)壓波動補償，工礦電機車在啟動和低速運行狀態(tài)下，定子電阻壓降占定子電壓的比重較大，輸出轉(zhuǎn)矩變??；電機車有時需工作在重載狀態(tài)，需適當提高定子電壓以適應運行需要；為電機車供電的直流架線電壓存在波動，影響電機車的正常工作，需對架線電壓做適當補償。本發(fā)明從這三個方面對工礦電機車恒壓頻比控制的電壓進行補償，以保證電機車在各種環(huán)境和狀態(tài)下都能輸出足夠大的轉(zhuǎn)矩，滿足電機車工作需要。
文檔編號H02P23/03GK103078584SQ201310010599
公開日2013年5月1日 申請日期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 申請人:華南理工大學