大功率牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制算法研究與優(yōu)化.pdf

1、本文以國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“高速貨運(yùn)機(jī)車(chē)牽引逆變器研制”為依托，以大功率牽引傳動(dòng)系統(tǒng)--HXD1型電力機(jī)車(chē)為研究對(duì)象，對(duì)異步牽引電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制算法進(jìn)行了深入研究，包括傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)化方案研究和無(wú)速度傳感器技術(shù)研究。
　　傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制理論是本文的基礎(chǔ)，因此論文首先論述了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本理論，簡(jiǎn)要介紹了兩電平逆變器和異步牽引電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)闡述了圓形、十八邊形、六邊形磁鏈軌跡控制算法的

2、基本原理。
　　針對(duì)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大和開(kāi)關(guān)頻率不恒定的缺陷，本文分別從磁鏈和轉(zhuǎn)矩的角度對(duì)其局限性進(jìn)行了定性分析。在此基礎(chǔ)上給出了優(yōu)化方案，低速區(qū)采用間接定子量控制代替基于開(kāi)關(guān)表的圓形磁鏈軌跡控制，固定了開(kāi)關(guān)頻率，減小了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；為了保留直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性，中高速區(qū)在十八邊形和六邊形磁鏈軌跡控制的基礎(chǔ)上加入轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制改善了中高速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，有利于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文還對(duì)該優(yōu)化方案和傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)

3、比，結(jié)果表明優(yōu)化方案能有效減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
　　在直接轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化方案的基礎(chǔ)上，本文還對(duì)無(wú)速度傳感器技術(shù)進(jìn)行了研究。本文重點(diǎn)闡述了閉環(huán)定子磁鏈觀(guān)測(cè)器和全階狀態(tài)觀(guān)測(cè)器的基本原理，對(duì)模型參考自適應(yīng)(MRAS)和全階自適應(yīng)狀態(tài)觀(guān)測(cè)器(Luenberger)的速度估計(jì)方法進(jìn)行了詳解。最后在參數(shù)變化的情況下，對(duì)兩種磁鏈觀(guān)測(cè)器和兩種無(wú)速度觀(guān)測(cè)器進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明，相比模型參考自適應(yīng)，全階自適應(yīng)狀態(tài)觀(guān)測(cè)器的速度估計(jì)更準(zhǔn)確，更加適合應(yīng)用到直接