牽引電機無速度傳感器間接定子量控制研究.pdf

1、我國軌道交通建設(shè)正進入高速發(fā)展的高峰期，軌道交通車輛市場有著廣闊的前景，牽引系統(tǒng)是軌道交通車輛的核心部分，直接決定著車輛運行性能，關(guān)系到車輛的安全性、運行質(zhì)量以及對能源的消耗。在我國自主知識產(chǎn)權(quán)軌道交通車輛交流傳動系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制還是存在轉(zhuǎn)矩脈動較大，電流諧波較大等缺點，特別是在直流供電的地鐵牽引系統(tǒng)中，容易引起直流側(cè)電流及電壓振蕩等問題，需要對電機控制策略進行進一步優(yōu)化改進。另外，由于速度傳感器安裝和維護都非常不便，并且由于

2、其工作環(huán)境惡劣，是引起車輛故障的主要根源，因此研究無速度傳感器電力牽引控制系統(tǒng)具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。本論文從這兩方面入手對軌道交通電力牽引交流傳動關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究。
　　 首先回顧了電機控制策略的發(fā)展，總結(jié)分析了無速度傳感器控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了軌道交通電力牽引傳動系統(tǒng)的概況。從異步電機的數(shù)學模型出發(fā)，闡述了異步電機的T-和Г-型等效電路、逆變器的數(shù)學模型和電壓空間矢量的概念以及電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)

3、相關(guān)理論。
　　 針對軌道交通車輛交流傳動系統(tǒng)中傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制方法存在的缺點，對全速度范圍牽引電機間接定子量控制進行研究，提出了一種能同時準確觀測異步電機定子和轉(zhuǎn)子磁鏈的全階磁鏈觀測器，提出了兩種弱磁控制方法，提出了一種便于工程實現(xiàn)的過調(diào)制方法，提出了一種基于時間的死區(qū)補償方法，成功的將間接定子量控制拓寬到全速度范圍，且通過了仿真和實驗驗證。仿真結(jié)果表明采用全速度范圍間接定子量控制可以獲得高動態(tài)響應(yīng)并能達到抑制諧波的效果，且能

4、解決目前城軌地鐵牽引系統(tǒng)主回路振蕩問題，為該方法在城軌地鐵牽引系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　 針對無速度傳感器技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的基于觀測器的模型參考自適應(yīng)速度辨識方法進行了深入研究。從傳統(tǒng)的利用極點配置選取觀測器增益的方法入手，針對工程應(yīng)用提出了基于定子磁鏈U-N模型的速度自適應(yīng)辨識方法，并分析了其與傳統(tǒng)基于觀測器的速度辨識方法異同。針對目前多數(shù)速度辨識方法低速范圍速度辨識不準確的特點，分析了其不穩(wěn)定的原因，提出了一種新型

5、無速度傳感器方法，應(yīng)用魯棒控制理論、利用Matlab的LMI工具箱通過求解兩個雙線性矩陣不等式(BMIs)得到觀測器的增益矩陣，并結(jié)合Lyapunov穩(wěn)定性理論推出速度自適應(yīng)律。并將該速度辨識方法應(yīng)用到牽引電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和間接定子量控制系統(tǒng)中，進行了Matlab仿真和實驗驗證，仿真和實驗結(jié)果表明該方法在全速度范圍各種工況下都能穩(wěn)定工作，準確辨識轉(zhuǎn)速，解決了多種速度辨識方法在低速發(fā)電時的不穩(wěn)定問題。最后，對這種基于觀測器的新型無速度