直線電機軌道交通牽引傳動系統(tǒng)研究.pdf

1、直線電機軌道交通系統(tǒng)在我國的大力的發(fā)展，迫切需要對其牽引傳動系統(tǒng)進行研究。本論文就直線牽引傳動系統(tǒng)的幾個重要問題進行了深入研究。研究的問題包括直線感應電機高性能控制策略、直線牽引傳動系統(tǒng)的能量互饋試驗技術、直線感應電機效率優(yōu)化控制方法和直線電機軌道交通制動模式優(yōu)化問題等4個方面。 本文首先利用有限元分析的方法對直線感應電機邊端效應及垂向力特性進行了研究，得到了滑差變化時直線感應電機電磁力變化曲線。針對直線感應電機運行時氣隙參數(shù)容

2、易變化導致電機控制性能受到影響的問題，提出了一種基于復合型滑模變結構控制器的直線感應電機矢量控制策略。仿真和試驗結果表明：采用所提出的基于復合型滑模變結構控制器的矢量控制策略時，在直線感應電機氣隙參數(shù)動態(tài)變化的條件下電機仍具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)調(diào)節(jié)速度、負載推力的能力。 本文分析了國內(nèi)外直線電機試驗系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了一種新型的能量互饋式直線感應電機綜合試驗臺系統(tǒng)。詳細闡述了直線電機互饋試驗臺系統(tǒng)的工作原理和節(jié)能原理，在此基

3、礎之上，設計搭建了直線電機互饋試驗臺系統(tǒng)的機械結構系統(tǒng)及載運工具系統(tǒng)，并設計完成了一套基于DSP控制板、IGBT驅(qū)動板等的變流器控制系統(tǒng)。接著在分析互饋雙電機推力平衡關系的基礎上，提出了基于矢量控制的互饋雙電機聯(lián)合控制策略，仿真和試驗結果表明：采用互饋雙電機聯(lián)合控制策略的直線電機互饋試驗系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)調(diào)節(jié)速度、負載推力的能力，能夠模擬直線電機軌道交通車輛的牽引、制動工況試驗。 本文分析了直線感應電機的功率流程、損耗

4、組成及效率特性，同時對牽引傳動系統(tǒng)中逆變器的損耗模型進行了推導分析。結合直線感應電機損耗模型，提出了一種基于矢量控制的直線感應電機效率優(yōu)化控制策略，為了減小對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，提出了一種切換控制方法保證了所提出效率優(yōu)化控制策略具有良好的動態(tài)性能；并對所提出的效率優(yōu)化控制策略的穩(wěn)定性進行了分析。仿真結果表明，所提出的效率優(yōu)化控制策略與傳統(tǒng)的矢量控制方法相比具有明顯的效果，特別是在輕載工況下，效率有明顯的提高。試驗結果表明本文所提出的效率

5、優(yōu)化控制策略與傳統(tǒng)的矢量控制方法相比有一定的效果，但是由于電機參數(shù)的不精確導致了效率提高的效果沒有仿真結果明顯；此外穩(wěn)態(tài)和動態(tài)試驗表明本文所提出的效率優(yōu)化控制策略具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)特性。 本文最后對直線電機軌道交通中幾種常用制動方案進行了比較研究，并對制動過程中的能量損耗進行了理論推導。在此基礎上，提出了一種將再生制動與直流能耗制動相結合的復合制動控制策略，并對復合制動過程中的能量損耗進行了分析。仿真結果表明本文所提出的復