【摘 要】
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牵引变流器是地铁车辆装备的核心,关系着列车的平稳运行。本文依托“十二五”国家科技支撑计划重点项目“城市轨道交通列车综合节能关键技术及工程应用示范”,从牵引变流器控
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牵引变流器是地铁车辆装备的核心,关系着列车的平稳运行。本文依托“十二五”国家科技支撑计划重点项目“城市轨道交通列车综合节能关键技术及工程应用示范”,从牵引变流器控制系统设计与实现出发,针对无速度传感器矢量控制策略和牵引系统效率优化控制策略展开研究,并通过MATLAB仿真和试验对研究成果进行验证。针对地铁列车无速度传感器控制策略,本文首先分析了异步电机数学模型和经典的矢量控制策略,在此基础上,建立基于模型参考自适应系统的转速估计模型以及牵引电机闭环状态观测器,最后基于Lyapunov稳定性定理设计模型自适应律,从而估计得到电机转速。针对地铁列车效率优化控制策略,本文主要从最大转矩电流比的电机节能控制策略和基于特定谐波消除的混脉宽调制策略两方面进行考虑。在最大转矩电流比控制方面,为优化轻载状态下牵引电机效率,根据基本的数学原理以定子电流最小为优化目标进行推导,使电机铜耗最小,以达到节能的目的。在优化脉宽调制策略方面,采用特定谐波消除脉宽调制策略这种优化的脉宽调制策略代替普通同步调制,该调制策略通过控制逆变器输出脉冲信号的开关时刻和占空比,消除输出电机电压和电流中幅值较大的低次谐波,从而降低谐波损耗,以达到节能的目的。针对牵引变流器控制系统设计与实现,本文首先介绍北京地铁10号线牵引传动系统的概况。然后从硬件设计出发,介绍牵引变流器的硬件结构以及牵引控制板的功能及接口设计;从软件设计出发,介绍牵引控制系统主要控制软件程序流程及实现。依托北京地铁10号线项目,搭建牵引传动系统地面试验平台,介绍该平台主要组成部分。最后通过牵引传动系统试验平台进行试验,验证无速度传感器矢量控制策略、最大转矩电流比控制策略以及基于特定谐波消除的混合脉宽调制策略。
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