電力牽引傳動系統直接轉矩控制若干關鍵問題研究.pdf

1、隨著高速重載干線鐵路網的大規(guī)模建設，采用大功率異步電機驅動的電力機車與動車有著廣闊的應用前景，而交流傳動控制技術直接決定了機車/動車的運行性能，是整個機車/動車的核心所在。采用異步電機直接轉矩控制技術的交流傳動控制系統，低速啟動時的轉矩脈動引起空轉。較低開關頻率限制引起的定子電流低次諧波對牽引供電網的干擾。惡劣運行環(huán)境導致轉速傳感器故障后，引起的機車/動車動力切除。因此，研究異步牽引電機直接轉矩控制低速起動時的轉矩脈動特性及其脈動抑制方

2、法，了解其高速運行時不同PWM調制方式所對應定子電流的諧波特性，提高其速度閉環(huán)動力單元在惡劣運行環(huán)境下的的可靠性，具有重要的學術價值和工程意義。
　　以異步牽引電機直接轉矩控制低速轉矩脈動為對象，研究了定子坐標系下轉矩脈動的各組成部分，綜合考慮系統采樣周期、開關周期以及參考電壓矢量對轉矩脈動的影響，建立了三者與轉矩脈動的量化關系，從參考電壓矢量減小轉矩脈動的角度，討論了間接定子量控制與無差拍空間矢量調制直接轉矩控制的特點，提出一種

3、結合查表法PWM和空間矢量調制的直接轉矩控制方法。結果表明:在采樣周期和開關周期一定的前提下，轉矩脈動可分為與轉速相關的反電動勢衰減量，與當前轉矩大小相關的電阻衰減量，以及由當前定子電壓矢量引起的變化量;通過優(yōu)化參考電壓矢量的生成可以彌補前兩者的衰減，使得轉矩脈動最小。
　　討論了直接自控制法與分段同步調制的優(yōu)缺點;研究了六邊形磁鏈軌跡和單折角調制十八邊形磁鏈軌跡的諧波特性，以及單折角調制的實現方式;提出了雙折角調制三十邊形磁鏈軌

4、跡直接自控制及其兩種實現方法;提出了平滑過渡策略以適應不同磁鏈軌跡的切換。結果表明:直接自控制法能有效抑制定子尖峰電流，諧波電流損耗與諧波轉矩更小;單折角調制十八邊形磁鏈軌跡能抑制低次諧波;但由于單折角的限制，會引起其它低次諧波上揚;雙折角調制可以將主要低次諧波消除殆盡，且簡化了單折角調制的實現方式;不同磁鏈軌跡的過渡措施亦減小了轉矩沖擊。
　　考慮定子電阻偏差與直流偏置對電壓電流模型的影響，提出定子電阻自適應的正交反饋補償定子磁

5、鏈觀測器;研究了電壓電流模型、電流轉速模型、電壓轉速模型與狀態(tài)方程的關系，以及各模型對電機參數的敏感性?；诋惒诫姍C的狀態(tài)方程，提出了定子電阻自適應的定子磁鏈滑模觀測器，降低觀測器的參數敏感性。結果表明:正交反饋補償定子磁鏈觀測器能有效抑制定子磁鏈的直流偏置，但對定子電阻誤差引起的定子估算誤差無能為力;電壓電流模型電流轉速模型電壓轉速模型均為狀態(tài)方程的特例;基于狀態(tài)方程的全階觀測器對參數選擇敏感，而滑模理論能降低參數敏感性，經驗證，采用

6、定子電阻自適應措施后的正交反饋補償定子磁鏈觀測器與定子磁鏈滑模觀測器，定子磁鏈的觀測精度得到提高。
　　針對異步牽引電機動力單元運行環(huán)境惡劣，轉速傳感器容易故障的特點，研究了故障后的無速度傳感器運行策略，以提高電力機車惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性與可靠性;為了避免無速度信息下，電力機車在惰行與牽引逆變器脈沖封鎖保護后，逆變器啟動時的過電流與轉矩沖擊，提出了帶速重投控制策略。結果表明:開環(huán)轉速估算精度不高;受制于電力牽引系統較低的開關頻率，高