三電平電力牽引逆變器-電機(jī)系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制算法.pdf

1、直接轉(zhuǎn)矩控制為當(dāng)前電力牽引傳動領(lǐng)域兩大主流控制方法之一。與矢量控制技術(shù)相比，其擁有迅速的動態(tài)響應(yīng)、簡單的控制結(jié)構(gòu)、高魯棒性等特點(diǎn)，更加適合應(yīng)用于對轉(zhuǎn)矩響應(yīng)極為苛刻、并且運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變的電力機(jī)車領(lǐng)域，但現(xiàn)行高速機(jī)車的控制方法仍以矢量控制技術(shù)為主，因此對直接轉(zhuǎn)矩技術(shù)的研究有極大的實(shí)用意義和經(jīng)濟(jì)價值。
　　本文以三電平電力牽引逆變器-電機(jī)系統(tǒng)為研究對象，在全速域范圍內(nèi)對直接轉(zhuǎn)矩控制算法展開研究，并參照某型高速列車參數(shù)，通過Matlab

2、/Simulink及RT-LAB半實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺對控制算法的可行性與有效性的進(jìn)行了驗(yàn)證。其具體內(nèi)容如下:
　　首先，分析了三電平牽引逆變器的運(yùn)行特點(diǎn)，并對其建立數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析三電平牽引逆變器中點(diǎn)電位與空間電壓矢量的關(guān)系，并闡述了三電平逆變器的SVPWM調(diào)制算法的特性與實(shí)現(xiàn)方法;之后，分析了直接轉(zhuǎn)矩控制算法的運(yùn)行特點(diǎn)，并對直接轉(zhuǎn)矩控制算法應(yīng)用于三電平結(jié)構(gòu)逆變器-電機(jī)系統(tǒng)時，所面臨的逆變器輸出電壓變化率及中點(diǎn)電位平衡問

3、題進(jìn)行了闡述;隨后闡述了觀測器的選擇方案，給出了基于六邊形磁鏈軌跡的直接自控制算法的實(shí)現(xiàn)方法。
　　其次，針對不同速域區(qū)內(nèi)異步牽引電機(jī)的工作特點(diǎn)，設(shè)計了一種全速域直接轉(zhuǎn)矩控制方案。為解決低開關(guān)頻率與諧波的矛盾，采用低、中、高速域分區(qū)的多模式控制方式。其中在低速域區(qū)為避免傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩算法起動轉(zhuǎn)矩脈動較大的問題，使?fàn)恳姍C(jī)起動更平穩(wěn)，采用圓形磁鏈軌跡的間接定子量控制算法，算法基于預(yù)測的思想與SVPWM調(diào)制算法;中速域區(qū)為解決低開關(guān)頻率

4、和諧波的矛盾，采用十八、十二邊形磁鏈軌跡的直接自控制算法;高速域區(qū)為了進(jìn)一步擴(kuò)大牽引電機(jī)的調(diào)速范圍，使?fàn)恳姍C(jī)可以運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁控制的方式。針對不同磁鏈軌跡的控制算法間切換時會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩跳變的問題，給出了基于磁鏈和速度控制策略，以實(shí)現(xiàn)各算法間的平穩(wěn)過渡。之后參照某型高速列車參數(shù)，搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型，對控制算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　最后，搭建了以RT-LAB實(shí)時仿真器和TMS320F283