礦用電機車充電與驅(qū)動一體化控制系統(tǒng)研究.pdf

1、針對目前礦用蓄電池電機車及充電系統(tǒng)存在著體積大、續(xù)航能力低、工作效率低、蓄電池使用壽命短、加酸加液泄露及鉛污染等問題,以及電機車驅(qū)動系統(tǒng)與蓄電池充電裝置相互分離的應(yīng)用現(xiàn)狀。根據(jù)以上問題,本課題展開了礦用電機車充電與驅(qū)動一體化拓撲與控制系統(tǒng)的研究。
　　課題首先對礦用電機車儲能電源和驅(qū)動電機作出比較分析,然后根據(jù)礦用電機車工作環(huán)境情況等綜合考量,選出了低速性能更好的驅(qū)動電機(永磁同步電機)與充電速度更快、環(huán)境友好的儲能電源(超級電容

2、器)。根據(jù)礦用電機車的實際運行情況,設(shè)計了驅(qū)動與充電一體化拓撲電路,并計算出了永磁同步電機和超級電容器的參數(shù)。其次,根據(jù)所設(shè)計的一體化電路拓撲,分析了充電與驅(qū)動兩種模式下的運行機理,即在驅(qū)動模式下的永磁同步電機矢量控制與雙向DC/DC變換器的電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制;在充電模式下的超級電容器的等效模型及多種充電方法,三相電壓型PWM整流控制策略等。重點分析了所設(shè)計的一體化拓撲電路中超級電容的充電控制策略,提出了采用分階段恒流轉(zhuǎn)恒壓的充

3、電控制策略,大大縮短了充電時間,解決了傳統(tǒng)充電方法充電速度慢、中后期大電流充電容易引起超級電容損壞等缺點。最后,根據(jù)所設(shè)計的一體化電路拓撲,對一體化控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件思路進行了設(shè)計,并在MATLAB/Simulink仿真軟件上搭建了一體化控制系統(tǒng)的仿真模型,來驗證一體化控制系統(tǒng)的正確性。
　　仿真結(jié)果表明,所設(shè)計的一體化電路拓撲及充電控制策略,解決了礦用電機車充放電彼此分離、工作效率低下、充電時間長等問題,使得礦用電機車能更