高速列車牽引傳動(dòng)系統(tǒng)控制方法研究.pdf

1、高速動(dòng)車組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)是現(xiàn)代高速鐵路的關(guān)鍵技術(shù)之一，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)控制理論、控制方法，深入研究現(xiàn)有牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及控制策略是開發(fā)研究高性能、完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速動(dòng)車組戰(zhàn)略的必經(jīng)之路，也是推動(dòng)中國高速動(dòng)車組走出去戰(zhàn)略的關(guān)鍵一步。
　　動(dòng)車組交流傳動(dòng)系統(tǒng)分為交-直部分和直-交部分，分別就其控制策略進(jìn)行了研究和改進(jìn)。動(dòng)車組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)交-直部分，涉及網(wǎng)側(cè)單相三電平脈沖整流器的控制問題和三電平變流器中點(diǎn)電位控制算法。在負(fù)載或者

2、電網(wǎng)電壓突變的情況下，要求整流器能保持中間直流電壓恒定，針對(duì)該控制要求，首先，分析了單相三電平脈沖整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型和常用的電流、功率控制算法;然后，建立單相脈沖整流器瞬時(shí)功率數(shù)學(xué)模型，將MPDPC(Model Predictive Direct Power Control，模型預(yù)測直接功率控制)算法引入，考慮到單步預(yù)測控制存在控制延遲問題，在OMPDPC(One-step Model PredictiveDirect Powe

3、r Control，單步模型預(yù)測直接功率控制)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了兩步預(yù)測，采用了TMPDPC(Two-step Model Predictive Direct Power Control，兩步模型預(yù)測直接功率控制)算法。最后，分別對(duì)傳統(tǒng)DPC(Direct Power Control，直接功率控制)算法、OMPDPC算法和TMPDPC算法進(jìn)行了建模仿真，仿真結(jié)果證明了TMPDPC算法的有效性。同DPC算法和OMPDPC算法相比，采用該算法

4、降低了系統(tǒng)功率波動(dòng)，控制精度更高，控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。
　　對(duì)于三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變流器直流側(cè)兩電容分壓不均問題，分析了兩支撐電容電壓偏移的原因，研究了上下載波幅值變化對(duì)中點(diǎn)電位的影響，引入了基于載波幅移的中點(diǎn)電位控制方法，即通過調(diào)節(jié)上下載波的幅值平衡中點(diǎn)電壓。同傳統(tǒng)脈沖轉(zhuǎn)換控制方法相比，載波幅移的控制方法不用頻繁切換開關(guān)狀態(tài)，不增加系統(tǒng)開關(guān)頻率，算法簡單易實(shí)現(xiàn)。
　　動(dòng)車組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)直-交部分，牽引逆變器和電動(dòng)機(jī)

5、的控制采用了轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制算法，并對(duì)高速動(dòng)車組的牽引、制動(dòng)特性，恒速控制器設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了分析。變流器SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空間矢量調(diào)制)方法控制效果良好，但是考慮到該方法計(jì)算和控制實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜，分析了SVPWM和SPWM(Sine PulseWidth Modulation，正弦脈寬調(diào)制)的內(nèi)在聯(lián)系和等效性，并計(jì)算得到了SVPWM的等效SPWM調(diào)制波，通過等效SPWM實(shí)