軌道牽引逆變器數(shù)字控制研究.pdf

1、牽引變流器是軌道交流牽引傳動控制系統(tǒng)的核心，它的性能直接影響到了車輛運行的性能。然而，軌道牽引變流器的功率較大、開關頻率低、工作環(huán)境惡劣等問題，在控制上存在很多難處。長期以來，我國在牽引變流器機組和核心配套技術依賴于進口，制約著我們軌道交通的進一步發(fā)展；另一方面，數(shù)字控制以其靈活性、可重復性和可靠性等優(yōu)點，已經取代了模擬控制，廣泛應用于牽引傳動控制系統(tǒng)。為此，本文以高速電力機車的開發(fā)為背景，圍繞牽引變流器數(shù)字控制的幾個重要問題進行深入研

2、究，以提高牽引傳動系統(tǒng)的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，并通過仿真和實驗研究驗證了其正確性。
　　首先，在牽引電機矢量控制系統(tǒng)中，電磁轉矩輸出性能主要受到轉子磁場的幅值和定向角度的影響，而牽引電機參數(shù)變化會導致這兩個變量失調，所以本文對如何提高矢量控制系統(tǒng)抗參數(shù)變化的魯棒性進行了深入研究。為此，本文在傳統(tǒng)間接矢量控制的基礎上引入了磁鏈閉環(huán)控制和基于q軸磁鏈模型的定向角度校正算法。在鐵路牽引供電系統(tǒng)中存在著無電的分相區(qū)，本文同樣分析和討論了牽引系統(tǒng)

3、在分相區(qū)的斷電帶速重啟和再生制動的控制策略，提高牽引控制系統(tǒng)的魯棒性。
　　其次，對改善電流環(huán)數(shù)字控制瞬態(tài)響應的控制策略展開了深入研究。針對同步旋轉坐標系下電流環(huán)的耦合問題，本文采用了復矢量PI控制策略，消除dq耦合。接著，又綜合分析和比較常見復矢量PI控制器數(shù)字實現(xiàn)方式的優(yōu)缺點。在此基礎上，對制約電流環(huán)性能的數(shù)字延時補償方法進行了深入研究，提出了相應延時補償策略和脈寬調制(Pulse Width Modulation，PWM)多

4、次更新算法，進一步消除延時對系統(tǒng)的影響。
　　最后，為了改善高速區(qū)低載波比電流諧波過大的問題，本文對優(yōu)化脈寬調制策略在牽引變流器的應用進行研究，特別是對諧波電流有效值最小PWM技術的角度計算問題作了深入研究，此外，還以特定消諧PWM為例介紹了數(shù)字實現(xiàn)方法；接著又研究了對交直交牽引變流器的直流脈動影響的數(shù)字抑制方法，采用了周期預測補償和采樣修正相結合的數(shù)字補償方法，形成了純數(shù)字無差拍頻控制策略：最后，對不同PWM模式的切換問題進行了