城軌車輛用永磁同步電機控制策略優(yōu)化研究.pdf

1、永磁同步電機是軌道交通車輛牽引系統(tǒng)的核心，可靠的高性能控制策略是保障列車安全穩(wěn)定運行的關鍵。現(xiàn)有的城軌控制技術雖能基本滿足軌道車輛正常運行的要求，但在惡劣路況或加速過程中出現(xiàn)輪對空轉時，列車牽引控制系統(tǒng)會立即調(diào)用防空轉算法，深度削減給定轉矩，使用現(xiàn)有的牽引電機控制策略，導致列車牽引電機的動態(tài)特性存在超調(diào)大，調(diào)節(jié)時間長等缺點，達不到列車控制要求，影響列車的運行安全。此外，目前主要使用位置傳感器獲得牽引電機轉子的位置信息，反饋到矢量控制系統(tǒng)

2、中實現(xiàn)閉環(huán)控制，保證永磁同步電機的平穩(wěn)運行，但位置傳感器占用了列車轉向架空間，限制了牽引電機尺寸，且在惡劣情況下存在較高的故障率。論文針對這兩個問題展開控制策略優(yōu)化研究：
　　針對列車輪對空轉時，牽引電機動態(tài)特性不足的問題，引入非奇異終端滑模控制算法，優(yōu)化牽引電機控制策略。分析軌道車輛輪周牽引力以及粘著控制原理，在d-q坐標系下的永磁同步電機數(shù)學模型基礎上，采用id*=0矢量控制方式，使用非奇異終端滑模算法代替矢量控制雙閉環(huán)中的P

3、ID算法，推導出非奇異終端滑?？刂品匠?，優(yōu)化牽引電機控制策略。在Matlab/Simulink環(huán)境下進行列車不同的運行工況的仿真分析，對比牽引控制系統(tǒng)執(zhí)行防空轉算法時非奇異終端滑模與PID的控制效果，分析所設計的非奇異終端滑模算法的魯棒性。
　　針對位置傳感器帶來的問題，將無傳感器技術應用于列車牽引控制系統(tǒng)。在前面已優(yōu)化的矢量控制框架上，基于α-β坐標系下的永磁同步電機數(shù)學模型，設計一種新型滑模觀測器，將反電動勢估算值反饋到電流觀

4、測器；使用Sigmoid函數(shù)代替開關函數(shù)削弱抖振；引入反電動勢觀測器消除相位滯后；使用指數(shù)趨近律代替常值切換控制，優(yōu)化傳統(tǒng)滑模觀測器。在Matlab/Simulink環(huán)境下仿真分析，對比改進前后的滑模觀測器對牽引電機反電動勢、轉速以及轉子角度的觀測效果，分析新型滑模觀測器在列車牽引控制系統(tǒng)執(zhí)行防空轉算法時對電機轉子信息的觀測效果。
　　結果表明：列車牽引電機使用非奇異終端滑模控制算法，電機輸出轉矩超調(diào)量小、調(diào)節(jié)時間短、魯棒性好，可