【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力機車，具體而言，尤其涉及一種電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法。
技術介紹
1、相對于異步電機，永磁同步電機具有功率密度大、效率高等優點，在軌道交通領域，有替代異步電機的趨勢。為了實現電力機車變流器輕量化、低成本化，需要取消傳統牽引系統中的lc吸收電路，軌道交通變流器采用單相pwm整流器為逆變器提供直流電源，這將為直流電壓帶來2倍于電網頻率的脈動。直流電壓的脈動會引起逆變器的拍頻現象，尤其電機在100hz附近運行時，將導致電機轉矩較大脈動，甚至燒壞電機。一般從硬件或軟件上減弱電機的拍頻現象，硬件上需要增大支撐電容的容值，但與此同時增加了變流器的空間和成本，因此，需要從軟件控制算法上對拍頻現象進行抑制。
2、現有技術中的一種方法，如圖1所示，采用閉環頻率補償的算法進行拍頻抑制。為了消除拍頻帶來的轉矩脈動分量，首先通過廣義積分器提取d、q軸的拍頻電流，將諧振控制器g(s)的輸入參考值設為零，反饋值設為iq2-kid2實現對電流分量iq2-kid2的最小值控制。當iq2-kid2為0時即消除了直流電壓波動帶來的電機轉矩脈動。其存在的缺點如下：1、k的選擇依賴電機參數，影響控制系統的拍頻抑制效果。2、諧振控制器的輸出補償發波頻率，對于永磁電機控制系統來說，發波頻率的補償不準確時容易導致控制系統的震蕩，拍頻抑制效果不理想。
3、現有技術中的另一種方法，如圖2所示，將采集的三相電機電流變換至d、q軸電流，通過電流控制器生成參考電壓，應用準pr控制器直接對d、q軸電流中的電網二倍頻波動進行抑制，將電流控
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提出一種電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，以解決現有方法拍頻抑制效果、控制精度較低的技術問題。
2、本專利技術采用的技術手段如下：
3、一種電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，包括如下步驟：
4、s1、實時采樣電機三相電流，將電機三相電流通過park變換得到d軸電流和q軸電流；
5、s2、將d軸電流和q軸電流減去基波電流后通過矢量控制區處理獲得拍頻電流；
6、s3、通過離散比例諧振控制器調整d電壓和q軸電壓以控制拍頻電流的幅值為0。
7、進一步地，s1具體步驟如下：
8、忽略拍頻電壓高頻部分產生的電流，將電機三相頻拍電流表示如下：
9、
10、其中，ia1、ib1、ic1分別為電機三相拍頻電流，δudc為直流電壓脈動幅值，a為系數，ω為電網頻率，ωe為電機基波頻率，z1為電機阻抗；
11、將三相拍頻電流變換至d、q軸坐標系：
12、
13、
14、其中，id1為d軸拍頻電流，iq1為q軸拍頻電流，i為拍頻電流幅值；
15、得出拍頻電流在d、q軸坐標系下為2倍網壓頻率，約為100hz；因此拍頻電壓在d、q軸坐標系下也約為100hz；
16、綜上，將100hz附近的拍頻電流控制為0即可實現拍頻現象的抑制。
17、進一步地，s2中，矢量控制區利用低通濾波器和帶通濾波器經過運算處理提取不受負載突變影響的d軸電流和q軸電流，具體包括如下步驟：
18、將d軸電流和q軸電流經過低通濾波器處理獲取基波電流；
19、d軸電流和q軸電流與基波電流作差得到區別于負載突變的電流高頻分量；
20、將高頻分量電流信號經過帶寬為10hz的100hz帶通濾波器處理，過濾掉開關頻率及噪聲引起的高頻分量，獲得拍頻電流。
21、進一步地，s3中，所述離散比例諧振控制器基于拍頻電流100hz脈動的特性進行設計，設計步驟如下：
22、準pr控制器為：
23、
24、其中，kp為控制器的比例系數，kr為控制器的諧振系數，ωc為截止角頻率，ω為諧振角頻率，ω＝2π*100；
25、采用零階保持器法對控制器s函數進行離散化，即
26、
27、完成對pr控制器的離散化設計。
28、進一步地，s3中，通過離散比例諧振控制器調整d電壓和q軸電壓的具體步驟如下：
29、離散準pr控制器的輸出作為補償電壓施加到永磁牽引系統電流控制輸出電壓和從而生成矢量控制的輸出電壓ud1和uq1，以此達到抑制拍頻電流的目的；
30、電機高轉速運行的弱磁區采用進行單軸電流控制，只對q軸電流進行控制，q軸電流環輸出為與umax進行限制計算后得到實現電機電流及轉矩的控制；
31、采用與矢量區相同的方式進行q軸拍頻電流的提取，此時q軸pr控制器的輸出為δud，施加至生成ud2對q軸高頻電流進行控制，與umax進行限制計算后得到uq2，從而實現弱磁控制區的拍頻電流抑制；
32、弱磁區拍頻電流抑制原理如下：將提取的q軸拍頻電流作為拍頻控制器的輸入，拍頻控制器的輸出對電流環輸出電壓進行實時補償，調整單軸電流控制輸出電壓，抑制拍頻電流；
33、矢量控制和弱磁控制采用設計的切換算法進行電壓電流的平滑切換；
34、切換算法步驟如下：矢量控制切換至弱磁控制時，保存切換前的ud1、uq1，按照比例關系逐漸過渡至弱磁控制的ud2、uq2；弱磁控制切換至矢量控制時，同樣保存切換前的ud2、uq2，電流環初始值賦值為切換時刻的ud2、uq2，由電流控制器輸出ud1、uq1，生成最終調制所需的ud和uq，實現電壓的平滑切換，保證切換過程電流無沖擊。
35、本專利技術還提供了一種存儲介質，所述存儲介質包括存儲的程序，其中，所述程序運行時，執行上述任一項電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法。
36、本專利技術還提供了一種電子裝置，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器通過所述計算機程序運行執行上述任一項電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法。
37、較現有技術相比，本專利技術具有以下優點：
38、本專利技術專門針對不含lc吸收電路的電力機車永磁同步電機牽引系統的拍頻抑制，以拍頻電流等于0為控制目的，根據實際d、q軸拍頻電流大小對參考電壓進行補償調節，實現了拍頻電流的抑制，控制方法簡單，容易實現。此方案的應用，減小了電機在2倍工網頻率附近運行的電流及轉矩脈動，提高系統穩定性，為實現電力機車牽引變流器的輕量化設計提供有力支撐。
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1.一種電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，其特征在于，S1具體步驟如下：
3.根據權利要求1所述的電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，其特征在于，S2中，矢量控制區利用低通濾波器和帶通濾波器經過運算處理提取不受負載突變影響的d軸電流和q軸電流，具體包括如下步驟：
4.根據權利要求2所述的電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，其特征在于，S3中，所述離散比例諧振控制器基于拍頻電流100Hz脈動的特性進行設計，設計步驟如下：
5.根據權利要求4所述的電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，其特征在于，S3中，通過離散比例諧振控制器調整d電壓和q軸電壓的具體步驟如下：
6.一種存儲介質，其特征在于，所述存儲介質包括存儲的程序，其中，所述程序運行時，執行所述權利要求1至5中任一項權利要求所述的電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法。
7.一種電子裝置，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器通過
...【技術特征摘要】
1.一種電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，其特征在于，s1具體步驟如下：
3.根據權利要求1所述的電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，其特征在于，s2中，矢量控制區利用低通濾波器和帶通濾波器經過運算處理提取不受負載突變影響的d軸電流和q軸電流，具體包括如下步驟：
4.根據權利要求2所述的電力機車永磁牽引系統拍頻抑制方法，其特征在于，s3中，所述離散比例諧振控制器基于拍頻電流100hz脈動的特性進行設計，設計步驟如下：
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬志軍，王乃福，王雪迪，黃凱，徐文婧，周鵬，汪盼盼，
申請(專利權)人：中車大連電力牽引研發中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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