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

2、究，以提高牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了其正確性。
　　首先，在牽引電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，電磁轉(zhuǎn)矩輸出性能主要受到轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的幅值和定向角度的影響，而牽引電機(jī)參數(shù)變化會(huì)導(dǎo)致這兩個(gè)變量失調(diào)，所以本文對(duì)如何提高矢量控制系統(tǒng)抗參數(shù)變化的魯棒性進(jìn)行了深入研究。為此，本文在傳統(tǒng)間接矢量控制的基礎(chǔ)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(dòng)的控制策略，提高牽引控制系統(tǒng)的魯棒性。
　　其次，對(duì)改善電流環(huán)數(shù)字控制瞬態(tài)響應(yīng)的控制策略展開了深入研究。針對(duì)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電流環(huán)的耦合問題，本文采用了復(fù)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(fù)矢量PI控制器數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)制約電流環(huán)性能的數(shù)字延時(shí)補(bǔ)償方法進(jìn)行了深入研究，提出了相應(yīng)延時(shí)補(bǔ)償策略和脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)多

4、次更新算法，進(jìn)一步消除延時(shí)對(duì)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(duì)優(yōu)化脈寬調(diào)制策略在牽引變流器的應(yīng)用進(jìn)行研究，特別是對(duì)諧波電流有效值最小PWM技術(shù)的角度計(jì)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(shí)現(xiàn)方法；接著又研究了對(duì)交直交牽引變流器的直流脈動(dòng)影響的數(shù)字抑制方法，采用了周期預(yù)測(cè)補(bǔ)償和采樣修正相結(jié)合的數(shù)字補(bǔ)償方法，形成了純數(shù)字無差拍頻控制策略：最后，對(duì)不同PWM模式的切換問題進(jìn)行了