交流传动车辆电气制动及控制方法的研究

摘要

随着半导体技术和电力电子技术的迅速发展，新型电力电子器件的不断涌现，交流传动已成为现代车辆传动的发展方向。为了在车辆运行中达到安全、节能的目的，充分发挥电气制动的作用己变得愈来愈重要。本文着重对交流传动车辆电气制动的类型、稳态性能、制动特性、以及控制方法进行了详细的分析和探讨。 车辆电气制动主要有二种形式，一是利用交流电机本身所产生的电磁制动力矩，二是通过专用设备产生电磁涡流制动力。本文在分析各种电气制动的基础上，着重对交流电机的发电反馈制动进行了分析研究。 本文对异步电机在制动状态下的特性、四象限的运行特点、以及在制动工况下的基本原理进行了阐述，提出并分析了在牵引特性已知的情况下，最大限度确定电气制动特性的各种方法。 最后，论文对运用矢量控制技术的交流传动车辆在电气制动工况下的动态特性进行了分析，并且利用MATLAB软件对该控制系统进行了实例仿真，证明其分析方法的可行性，为进一步深入研究电气制动工况下的动态特性打下了一个良好的基础。 关键词：交流传动 电气制动 矢量控制 仿真分析

目录

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1 绪论

1.1 车辆传动的发展方向

1.1.1 串励直流牵引电动机的优缺点

1.1.2 交流牵引电动机的特点和优点

1.2 国外交流传动车辆发展的概况

1.3 国内交流传动车辆发展的概况

1.4 车辆交流传动控制方法的发展特点

1.5 参考文献

2 电气制动

2.1 车辆电气制动的特点

2.2 电力制动

2.2.1 反接制动

2.2.2 再生发电制动(亦称发电反馈制动)

2.2.3 能耗制动

2.3 电磁涡流制动

2.3.1 盘形涡流制动(ECB)

2.3.2 轨道直线涡流制动

2.4 参考文献

3 异步电动机制动工况的稳态分析

3.1 异步电动机的等效电路和时空矢量图

3.2 异步电动机在牵引与制动工况下的能量传递

3.3 异步电动机的运行特性

3.3.1 异步电动机的四象限转矩特性

3.3.2 获得车辆牵引与制动特性时的异步电动机调速

3.3.3 异步牵引电动机的调节特性

3.4 稳态工况下电气制动仿真实例

3.5 参考文献

4 交流传动车辆电气制动特性曲线分析

4.1 概述

4.2 逆变器与牵引电动机的容量匹配方式

4.2.1 小电机与大逆变器匹配方式

4.2.2 小逆变器与大电机匹配方式

4.2.3 系统匹配方式

4.3 电气制动特性与牵引特性分析

4.3.1 以逆变器与牵引电动机容量的匹配方式来确定制动特性

4.3.2 考虑到制动工况的短暂性特点

4.3.3 电机并联运行状况的车轮轮径变化情况

4.3.4 低速工况的电气制动特性

4.4 电传动车辆电气制动特性的实例分析

4.5 参考文献

5 鼠笼式异步电动机的矢量控制

5.1 异步电机的数学模型

5.1.1 坐标变换

5.1.2 异步电动机在M-T坐标系的数学模型

5.1.3 转子磁链观察器

5.1.4 运动方程和牵引阻力

5.2 鼠笼式异步电动机的矢量控制系统

5.3 异步电机矢量控制系统在牵引与制动工况下的仿真

5.3.1 牵引工况分析

5.3.2 制动工分析

5.3.3 仿真结果分析

5.5 参考文献

6 总结与展望

致谢

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