轨道电车双开关磁阻电动机独立轮对驱动系统

摘要

开关磁阻电机驱动系统以其结构简单、成本低廉、在宽广的调速范围内均具有高效率等诸多优点，成为普通交流传动系统和直流传动系统强有力的竞争者。在矿业轨道电车采煤运输中，经常采用两台电机同时驱动一台轨道运煤车。为了改善双电机同机械轴驱动时传动的范围和距离不大，以及由齿轮的齿隙、轴的磨损引起的传动精度和同步性能不佳的状况。提出了双开关磁阻电机独立轮对驱动方式，该方式的实质是两个电机分别驱动两个车轮，它们机械上互相独立，这就要求在直线运动时两台电机能够保持同步运行，使车辆不会产生横移，同时在曲线运动时两台电机能够输出不同的转速，使独立轮对两侧车轮运行在差速状态下。 首先建立开关磁阻电机驱动系统的仿真平台，在充分研究开关磁阻电机的基本理论及其非线性数学模型后，应用MATLAB/Simulink仿真环境建立了四相(8/6极)开关磁阻电机及其驱动系统的仿真模型，为进一步研究控制策略打下基础。 经过分析研究主令参考同步和主从同步两种同步控制策略，提出了改进的主从同步控制策略，在机车的直线运行中，当发生扰动时，中央控制器能够判断出受扰动的电机并确定两台电机的主从关系，从而使它们始终保持同步运行。在分析电动汽车转弯的电子差速系统和轨道电车的独立轮对转弯时的运动状态后，提出了基于模糊控制器的转弯电子差速计算方案。通过模糊判断驱动独立轮对两侧车轮的电机转速变化是由扰动还是曲线转弯引起的，中央控制器接收模糊控制器的信号并对两台电机进行速度控制。经过在MATLAB/Simulink仿真环境下验证，改进的主从同步控制策略和基于模糊控制器的转弯电子差速方案都能满足设计要求。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1开关磁阻电机研究现状和应用前景

1.2多电机同步控制的研究现状

1.3矿业轨道电车双开关磁阻电机控制系统的运行特点和要求

1.4模糊算法的基本原理意义

1.5本文要做的工作

第二章 开关磁阻电机的基本原理

2.1开关磁阻电机的结构、原理和特点

2.2开关磁阻电机驱动系统的结构原理和特点

2.3开关磁阻电机的调速方式

2.3.1电流斩波控制

2.3.2电压PWM斩波控制

2.3.3角度控制

第三章 开关磁阻电机单机非线性仿真

3.1开关磁阻电机基本方程

3.1.1开关磁阻电机的基本电路和方程

3.1.2开关磁阻电机机械方程

3.1.3开关磁阻电机机电联系方程

3.2开关磁阻电机非线性电感、磁链模型及简化方法

3.3开关磁阻电机功率变换器的选型

3.4基于MATLAB的非线性仿真

3.4.1 MATLAB工具介绍

3.4.2开关磁阻电机驱动系统仿真功能模块的设计

3.4.3仿真结果

第四章 轨道电车直线运行时双开关磁阻电机同步控制系统

4.1轨道电车直线运行时双机同步的运行要求

4.2主令参考同步控制系统

4.2.1主令参考同步控制的同步性能分析

4.2.2主令参考同步控制的仿真分析

4.3主从同步控制系统

4.3.1主从同步控制的同步性能分析

4.3.2主从同步控制系统的仿真分析

4.4改进的主从同步控制模式

4.4.1改进的主动同步控制模式的工作原理和同步性能分析

4.4.2改进的主从同步控制模式的仿真分析

第五章 轨道电车转弯时电子差速系统的设计

5.1车体转弯时转速与转矩分析

5.2轮毂电机电动汽车和有轨电车的独立车轮的转向原理

5.2.1轮毂电机电动汽车的电子差速转向原理和应用

5.2.2轨道电车的转向方式

5.3轨道运煤车体电子差速系统设计

5.4基于模糊算法的车体转弯角度和转弯半径的判断

5.4.1模糊控制器原理

5.4.2判断车体转弯和转向半径的模糊控制器设计

5.4.3模糊控制器的仿真

5.5轨道运煤车转弯时电子差速系统的仿真

第六章 总结

参考文献

致谢