高速列车两种牵引传动系统仿真

摘要

中国高速铁路不但里程长度为世界第一,而且高铁技术的发展也取得了很大的进步,走在了世界前列。目前运营的高速列车大都采用成熟的异步牵引传动系统,随着永磁体技术的发展,永磁同步牵引传动系统因其转矩密度高、重量轻、效率高、可实现无齿轮直接传动等优点将成为高铁牵引传动系统的未来发展趋势,世界高铁强国都在对此进行研究,并已有相应的产品。为了掌握这两种传动方式的特点,本文对异步牵引传动系统与永磁牵引传动系统进行了建模分析。
　　 论文首先介绍了异步电机和永磁同步电机的数学模型,阐述了矢量控制的基本思想和矢量控制系统中坐标变换、SVPWM等相关理论。在此基础之上,采用两电平技术,在Matlab／Simulink环境下分别搭建CHR3异步牵引传动系统模型和永磁同步牵引传动系统型,仿真分析了两者在牵引制动等工况下的速度、转矩、电压与电流等特性。对比结果表明,异步牵引传动系统和永磁同步牵引传动系统都能够在牵引加速、制动、恒速运行等工况下稳定运行,但永磁同步牵引传动系统具有转矩响应快,速度控制方便等优点。
　　 基于Matlab环境下搭建完成的永磁牵引传动系统模型和异步牵引传动系统模型,利用Matlab提供的RTW功能,结合Simulink和VC++开发了高速列车牵引传动系统仿真软件。该软件可脱离Matlab的运行环境独立运行,既有友好的交互界面,也可动态显示仿真结果,具有重要的工程实用价值。