直線電機(jī)軌道交通牽引傳動(dòng)系統(tǒng)研究.pdf

1、直線電機(jī)軌道交通系統(tǒng)在我國(guó)的大力的發(fā)展，迫切需要對(duì)其牽引傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究。本論文就直線牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的幾個(gè)重要問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。研究的問(wèn)題包括直線感應(yīng)電機(jī)高性能控制策略、直線牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的能量互饋試驗(yàn)技術(shù)、直線感應(yīng)電機(jī)效率優(yōu)化控制方法和直線電機(jī)軌道交通制動(dòng)模式優(yōu)化問(wèn)題等4個(gè)方面。 本文首先利用有限元分析的方法對(duì)直線感應(yīng)電機(jī)邊端效應(yīng)及垂向力特性進(jìn)行了研究，得到了滑差變化時(shí)直線感應(yīng)電機(jī)電磁力變化曲線。針對(duì)直線感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)氣隙參數(shù)容

2、易變化導(dǎo)致電機(jī)控制性能受到影響的問(wèn)題，提出了一種基于復(fù)合型滑模變結(jié)構(gòu)控制器的直線感應(yīng)電機(jī)矢量控制策略。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明：采用所提出的基于復(fù)合型滑模變結(jié)構(gòu)控制器的矢量控制策略時(shí)，在直線感應(yīng)電機(jī)氣隙參數(shù)動(dòng)態(tài)變化的條件下電機(jī)仍具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速度、負(fù)載推力的能力。 本文分析了國(guó)內(nèi)外直線電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了一種新型的能量互饋式直線感應(yīng)電機(jī)綜合試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)。詳細(xì)闡述了直線電機(jī)互饋試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的工作原理和節(jié)能原理，在此基

3、礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)搭建了直線電機(jī)互饋試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及載運(yùn)工具系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)完成了一套基于DSP控制板、IGBT驅(qū)動(dòng)板等的變流器控制系統(tǒng)。接著在分析互饋雙電機(jī)推力平衡關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了基于矢量控制的互饋雙電機(jī)聯(lián)合控制策略，仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明：采用互饋雙電機(jī)聯(lián)合控制策略的直線電機(jī)互饋試驗(yàn)系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速度、負(fù)載推力的能力，能夠模擬直線電機(jī)軌道交通車(chē)輛的牽引、制動(dòng)工況試驗(yàn)。 本文分析了直線感應(yīng)電機(jī)的功率流程、損耗

4、組成及效率特性，同時(shí)對(duì)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中逆變器的損耗模型進(jìn)行了推導(dǎo)分析。結(jié)合直線感應(yīng)電機(jī)損耗模型，提出了一種基于矢量控制的直線感應(yīng)電機(jī)效率優(yōu)化控制策略，為了減小對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響，提出了一種切換控制方法保證了所提出效率優(yōu)化控制策略具有良好的動(dòng)態(tài)性能；并對(duì)所提出的效率優(yōu)化控制策略的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明，所提出的效率優(yōu)化控制策略與傳統(tǒng)的矢量控制方法相比具有明顯的效果，特別是在輕載工況下，效率有明顯的提高。試驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的效率

5、優(yōu)化控制策略與傳統(tǒng)的矢量控制方法相比有一定的效果，但是由于電機(jī)參數(shù)的不精確導(dǎo)致了效率提高的效果沒(méi)有仿真結(jié)果明顯；此外穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)表明本文所提出的效率優(yōu)化控制策略具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)特性。 本文最后對(duì)直線電機(jī)軌道交通中幾種常用制動(dòng)方案進(jìn)行了比較研究，并對(duì)制動(dòng)過(guò)程中的能量損耗進(jìn)行了理論推導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種將再生制動(dòng)與直流能耗制動(dòng)相結(jié)合的復(fù)合制動(dòng)控制策略，并對(duì)復(fù)合制動(dòng)過(guò)程中的能量損耗進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明本文所提出的復(fù)