高鐵永磁同步電機(jī)有限元模型與控制電路的聯(lián)合仿真研究.pdf

1、近年，我國高速鐵路的建設(shè)發(fā)展迅速，總運(yùn)營里程已是世界首位，占全世界高速鐵路總運(yùn)營里程的一半。日益增加的高鐵線路也帶來了更大的能耗需求。目前，運(yùn)營中的高速列車大部分都采用成熟的異步牽引傳動(dòng)系統(tǒng)。為了提高能源利用率，減少能量損失，永磁同步牽引傳動(dòng)系統(tǒng)已受到世界各鐵路強(qiáng)國的廣泛關(guān)注，并取得了一系列的研究成果。相較于異步牽引傳動(dòng)系統(tǒng)，永磁同步牽引傳動(dòng)系統(tǒng)還有功率密度高、功率因數(shù)高、噪聲小、可實(shí)現(xiàn)無齒輪箱的直接傳動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)永磁同步牽引傳動(dòng)系統(tǒng)

2、，本文完成了以下工作。
　　使用有限元軟件設(shè)計(jì)了永磁同步牽引電機(jī)的模型，結(jié)合永磁同步牽引系統(tǒng)中的弱磁控制原理，研究了弱磁電流對(duì)電機(jī)參數(shù)、輸出轉(zhuǎn)矩、功率損耗等的影響。構(gòu)建了結(jié)合永磁同步牽引電機(jī)有限元模型、控制電路、控制策略的聯(lián)合仿真模型，該聯(lián)合仿真模型能夠充分考慮運(yùn)行過程中電機(jī)參數(shù)受轉(zhuǎn)速、磁飽和程度、轉(zhuǎn)子位置等的影響，仿真結(jié)果更貼近實(shí)際。將聯(lián)合仿真結(jié)果與采用固定電機(jī)參數(shù)的傳統(tǒng)仿真結(jié)果，以及采用正弦電流激勵(lì)的電機(jī)有限元模型的響應(yīng)對(duì)比，

3、以研究電機(jī)參數(shù)改變對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響，以及SVPWM供電與正弦供電的差別。
　　基于上述聯(lián)合仿真模型，對(duì)比分析了兩種過分相策略下永磁同步牽引系統(tǒng)的響應(yīng)，驗(yàn)證了轉(zhuǎn)矩為零、弱磁電流保持的過分相方案相較于逆變器閉鎖的過分相方案的一系列優(yōu)點(diǎn)，并體現(xiàn)了諧波反電勢(shì)對(duì)過分相期間直流母線電壓的影響。
　　設(shè)計(jì)了列車在高速段由SVPWM控制平穩(wěn)轉(zhuǎn)向單脈沖控制的策略，并采用聯(lián)合仿真模型驗(yàn)證了切換瞬間速度平穩(wěn)、電流未增大。分析了單脈沖控制下的電流、