地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)分析、建模及優(yōu)化.pdf

1、地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)是車體和車輛的核心，是車輛國產(chǎn)化的重點和難點。論文分析了地鐵動車獨特的輪軌粘著特性和牽引電機負(fù)載特性，完整而準(zhǔn)確的建立了地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)模型，深入研究了再粘著優(yōu)化控制和牽引電機并聯(lián)控制策略，并針對牽引電傳動系統(tǒng)設(shè)計中的核心問題：“車輛牽引/制動特性曲線設(shè)計”、“變流器與牽引電機合理匹配”、“牽引電機額定轉(zhuǎn)差率設(shè)計”等，提出了與之相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方法，獲得了以下成果。
　　 地鐵動車一般采用的架控模式，論文建

2、立了“雙軸模型”進(jìn)行粘著控制研究，在分析傳統(tǒng)防滑/防空轉(zhuǎn)策略不足的基礎(chǔ)上，提出一種基于全維狀態(tài)觀測器的再粘著優(yōu)化控制方法。通過恰當(dāng)?shù)臉O點配置，使得觀測器具有良好的穩(wěn)定性和收斂性，在此基礎(chǔ)上針對機械參數(shù)變化和負(fù)載擾動對控制系統(tǒng)性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明所提出的再粘著優(yōu)化控制滿足地鐵實際應(yīng)用需求。為深入地研究牽引特性和車體動力性能，借助MATLAB工具，建立了地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)模型，并進(jìn)行了各種工況仿真，結(jié)果表明再粘著優(yōu)化控制方法達(dá)到了理想的

3、控制效果。
　　 地鐵架控模式下并聯(lián)運行的牽引電機存在轉(zhuǎn)矩不平衡，牽引轉(zhuǎn)矩大的動軸常因超出粘著極限而發(fā)生空轉(zhuǎn)/打滑，論文分析了產(chǎn)生不平衡的原因，推導(dǎo)出轉(zhuǎn)矩不平衡度與動輪輪徑差、電機轉(zhuǎn)差率三者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，基于再粘著優(yōu)化控制，提出一種帶勵磁補償?shù)碾姍C并聯(lián)優(yōu)化控制方法：根據(jù)輪徑差值大小及網(wǎng)壓、車速等適當(dāng)降低電機控制的勵磁給定，從而增大轉(zhuǎn)差頻率(轉(zhuǎn)差率)，降低電機間的轉(zhuǎn)矩不平衡，最后進(jìn)行了仿真研究和試驗。
　　 為設(shè)計節(jié)能型

4、地鐵列車，總結(jié)出一種地鐵車輛牽引/制動特性曲線的設(shè)計方法，在滿足列車可用粘著校核以及不降低列車動力性能的前提下，通過牽引控制充分利用車輛電氣制動再生回饋電能，減少閘瓦磨損和“二次能耗”。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的結(jié)果表明，車輛制動特性曲線優(yōu)化可達(dá)到節(jié)能降噪的目的。
　　 與干線鐵路機車不同，地鐵列車具有負(fù)載斷續(xù)及短時過載的特點，論文總結(jié)出一種適用于地鐵牽引變流器與牽引電機“系統(tǒng)匹配”的方法：在動車牽引傳動系統(tǒng)設(shè)計之初，以車輛特性曲線為依據(jù)，

5、變流器的容量參考電機制動峰值功率來設(shè)計，而牽引電機則按照“小電機匹配”方式來選擇額定點的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)(顛覆轉(zhuǎn)矩)，更加強調(diào)變流器的安全裕度及電機容量的充分利用。綜合考慮地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)設(shè)計、電機并聯(lián)優(yōu)化控制和易于維護(hù)等因素，提出了牽引電機額定轉(zhuǎn)差率的設(shè)計方法，并進(jìn)行的牽引電機特性試驗。
　　 研制了一套適用于地鐵B型車的牽引變流器，對主電路、控制系統(tǒng)、監(jiān)控界面和牽引計算軟件等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計，對牽引特性、電機矢量控制和變流器