管轨运输系统直线电机牵引变流器研究

摘要

煤炭资源是我国重要的基础能源之一,当前主要的煤炭运输途径是铁路和公路。由于铁路修建的周期长,线路总长不可能在短期内有突破性的增长,而公路运输存在成本较高、对环境污染严重的问题,这两种传统的运输方式已经无法满足人们同益增长的煤炭需求。在此情况下,采用直线电机驱动的管轨煤炭运输系统应运而生。管轨车辆牵引变流器为车辆提供牵引动力,是管轨运输系统的核心装置之一,其性能水平直接决定着管轨运输系统的优劣。因此,对牵引变流器的研究就显得十分必要。本文正是以此为出发点,对牵引变流器的相关组成部分及技术展开研究,所做的工作主要有以下几个方面:
　　 首先,文中基于直线电机的原理、技术特点、牵引特性及管轨运输系统的牵引要求,明确了牵引变流器的设计需求和总体架构,并详细介绍了其确定的原则和依据。
　　 基于牵引变流器的设计需求和总体架构,文中继而围绕牵引变流器的功率回路设计、控制系统结构、牵引控制策略、故障诊断要求及实现方法等方面开展工作。在功率回路设计方面,基于牵引变流器的设计需求,确定了牵引变流器的主回路拓扑,进而着重研究了开关器件选型、驱动单元参数整定、直流缓冲电路设计及电感电容选型等方面;在控制系统结构方面,针对牵引变流器的控制需求,确定了DSP与CPLD相结合的构架方案;在牵引控制策略方面,本文根据直线电机在管轨运输系统运行过程中存在的边端效应、参数时变以及负载波动等特点,采用了带有动态纵向边端效应补偿的间接矢量控制策略;在故障诊断要求及实现方法方面,确定牵引变流器主回路开关器件为整个故障诊断过程的首要目标,并采用驱动单元的退饱和检测结合交流电流归一均值及交流电流峰值两种判据完成开关器件的断路和短路的故障模式辨识。
　　 本文的研究内容涉及管轨运输牵引变流器的诸多方面,由于作者本人水平及研究时间的限制,尚存在很多不足之处,敬请指正。