电力机车牵引传动系统矢量控制.pdf

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1、2011年9月电工技术学报Vol.26No.9第26卷第9期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYSep.2011电力机车牵引传动系统矢量控制周明磊游小杰王琛琛（北京交通大学电气工程学院北京100044）摘要以大功率交流传动电力机车为背景，研究了低开关频率下基于多模式同步调制的矢量控制。针对大功率牵引传动系统开关频率低的特点，采用了基于异步调制-同步调制和优化PWM的多模式调制策略。而针对将矢量控制和多模式调制策略结合后的新问题，通过相角调节器，以及转子磁链幅值、角度的控制和补偿等方面的研究实现了不同调制策略以及定向不准等情况下电机转矩的精

2、确控制。由于方波工况下电压不能调节，还研究了方波工况下的控制方法。最后通过仿真和实验给予了验证。关键词：电力机车异步电机矢量控制同步调制方波中图分类号：U264.91VectorControlofDrivingSystemofLocomotiveZhouMingleiYouXiaojieWangChenchen（BeijingJiaotongUniversityBeijing100044China）AbstractThispaperisbasedonthehighpowerACelectricallocomotive,andthevectorcontrolbasedonthelowsw

3、itchingfrequencyisresearched.Throughthestudyonthemodulationmethodsunderlowswitchingfrequency,amulti-modemodulationstrategyisused.Basedonthecontrolofrotorfluxamplitudeanditsangle,itcanachieveaccuratecontroloftheelectromagnetictorqueunderdifferentmodulationmethodsorinaccurateparameterswhichcanlead

4、toincorrectfieldorientation.Besides,thecontrolmethodinsquarewaveisresearched.Intheend,thesimulationandexperimentverifytheeffectivenessofallthemethods.Keywords：Electricallocomotive,inductionmachine,vectorcontrol,synchronousmodulation,squarewave通常在进入弱磁区之后，进入方波控制。这就需要1引言研究电力机车这样的大功率传动系统的调制算法，以满足其低开

5、关频率、宽速度范围运行的需要。由于铁路运输具有速度快、运量大、能耗低、对于控制算法来说，矢量控制几乎已经成为一污染轻、安全性好等诸多优点，一直都是世界各国个工业标准，特别是转子磁场定向，因为可以实现现代化交通运输体系中最为重要的运输手段[1]。转矩和磁链的解耦控制而在传动系统中得到广泛的应用，我国引进的各种动车组和电力机车也都普遍中央高校基本科研业务费专项资金资助项目。采用矢量控制[1-3]。在低开关频率下，开关周期的增收稿日期2010-10-20改稿日期2010-03-10大会带来一系列不利影响：数字控制中的延时增大、对于电力机车或者动车组来说，其首要的特点电流环带宽降低、转矩和磁链

6、的动态解耦性能变差、就是高电压，大电流，大功率。受到散热等方面的电流谐波增大等[4]。调制算法的特殊性也对控制算限制，这类大功率传动系统的最高开关频率只有几法产生影响。这些特点都使大功率传动系统的矢量百赫兹，最高不超过1kHz，而同时由于机车速度控制不同于传统的小功率系统，对其的研究也包含范围比较大，从而造成载波比在很大的范围内变化。调制和控制两方面的内容。第26卷第9期周明磊等电力机车牵引传动系统矢量控制111在低开关频率的调制方式的研究领域，国内外图1多模式PWM切换策略学者都进行了大量的研究，提出了许多种优化Fig.1Transitionstrategyofmulti-modeP

7、WMPWM的理论以及实现方法[5-8]。而对低开关频率下表1电机参数的矢量控制的研究却相对很少。其中JoachimTab.1TheparametersofinductionmachineHoltz在此方面做了比较多的工作[4,9-10]。但是其参数数值参数数值研究成果更偏重于理论研究，并且不局限于矢量控额定功率/kW7.5定子电阻/1.539制。而国内对这方面的研究文献更少[11]，且研究额定频率/Hz50转子电阻/0.519内容也不深入。