电力牵引交流传动控制技术研究

摘要

为了提高资源效能并保护环境，实现高速和重载运输，促进国民经济的可持续发展，在轨道交通运输领域，具有优异运行性能和显著节能效果的电力牵引交流传动系统应用越来越普遍。而交流传动控制技术是高速和重载车辆必须的技术配置，是高速铁路和重载货运发展的基础，也已成为衡量一个国家铁路技术水平的重要标志。
　　 本论文从电力牵引交流传动系统的基本结构出发，详细分析了系统核心部件整流器、逆变器以及三相交流异步牵引电机的工作原理，建立了相应的数学模型，综合阐述了单相电压型两电平四象限整流器和三相交流异步电机的各种控制策略。针对四象限整流器的控制，本文重点论述了瞬态电流控制和预测电流控制两种直接电流控制方案，发现瞬态电流控制算法简单，物理意义清晰，且实现较方便。针对交流异步电机的控制，本文在分析直接转矩控制原理的基础上，提出了交流传动电力机车全速度范围内的各种磁链控制方案，并对无速度传感器技术进行了深入的研究。重点分析了基于转子磁链模型和自适应参考全阶状态观测器的速度辨识算法，论证了后者在全速度范围都有着理想的辨识效果。
　　 本论文还用Matlab/Simulink软件对网侧四象限变流器的瞬态电流控制、电机侧的直接转矩控制以及无速度传感器控制进行了详尽的系统仿真研究，构建了各种控制方案的仿真模型，得出了与理论分析一致的仿真结果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究的背景

1．2 电力牵引交流传动控制技术的发展

1．3 交流传动控制技术的研究现状

1．4 论文研究的主要内容

第2章 电力牵引交流传动系统的基本原理

2．1 电力牵引交流传动系统的基本结构和原理

2．2 关键部件的基本原理

2．3 电力牵引交流传动控制技术

2．4 本章小结

第3章 单相四象限变流器控制技术研究

3．1 单相四象限变流器的数学模型

3．2 四象限变流器控制策略

3．3 瞬态电流控制

3．4 预测电流控制

3．5 本章小结

第4章 异步电机控制技术研究

4．1 异步电机控制的基本理论

4．2 异步电机控制策略

4．3 直接转矩控制

4．4 无速度传感器控制方案

4．5 本章小结

第5章 交流传动系统控制策略仿真分析

5．1 交流传动系统主电路仿真模型

5．2 网侧四象限变流器瞬态电流控制仿真

5．3 电机侧直接转矩控制仿真

5．4 无速度传感器控制仿真

5．5 本章小结

结束语

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果