地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵控制技術(shù)及性能優(yōu)化研究.pdf

1、牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)是地鐵車(chē)輛裝備的核心與難點(diǎn)。本文著重針對(duì)異步電機(jī)矢量控制技術(shù)、車(chē)輛防滑/防空轉(zhuǎn)控制技術(shù)以及地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制技術(shù)分別展開(kāi)研究，并通過(guò)大量的模型仿真及地面、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)研究成果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　面向地鐵牽引變流器低開(kāi)關(guān)頻率約束條件，根據(jù)異步電機(jī)復(fù)矢量模型極點(diǎn)分布規(guī)律以及基于Frobenius矩陣范數(shù)的離散化誤差函數(shù)，指出了常規(guī)離散全階轉(zhuǎn)子磁鏈觀(guān)測(cè)器的問(wèn)題和局限性;提出了一種基于狀態(tài)空間拆分重組的改進(jìn)型離散全階轉(zhuǎn)

2、子磁鏈觀(guān)測(cè)器，其在有限迭代計(jì)算頻率下，電機(jī)運(yùn)行全速度范圍內(nèi)觀(guān)測(cè)結(jié)果穩(wěn)定收斂、離散化誤差較小且計(jì)算簡(jiǎn)單;同時(shí)，設(shè)計(jì)了反饋增益矩陣對(duì)觀(guān)測(cè)器進(jìn)行極點(diǎn)優(yōu)化配置，提高了觀(guān)測(cè)結(jié)果的收斂速度并改善了觀(guān)測(cè)器的電機(jī)參數(shù)敏感性;通過(guò)基于q軸磁鏈誤差補(bǔ)償?shù)拇艌?chǎng)定向?qū)崟r(shí)校正策略，保證了異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的準(zhǔn)確定向。
　　歸納總結(jié)了異步電機(jī)內(nèi)在耦合因素，指出了現(xiàn)有電流環(huán)數(shù)字控制時(shí)延對(duì)異步電機(jī)解耦控制的影響;利用系統(tǒng)耦合度函數(shù)，分析了傳統(tǒng)電流控制器的解耦性能，

3、通過(guò)研究耦合效應(yīng)與電流環(huán)極點(diǎn)分布規(guī)律之間的關(guān)系，提出了一種基于零極點(diǎn)對(duì)消原理的改進(jìn)型電流控制器，同時(shí)引入雙線(xiàn)性離散化方法完成其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，使電流環(huán)系統(tǒng)在有限的控制頻率下，不僅具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而且消除了定子電流勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量之間的耦合效應(yīng)。
　　根據(jù)地鐵車(chē)輛輪軌黏著分析，將架控雙軸模型等效為單軸模型完成了車(chē)體動(dòng)力學(xué)模型的建立;引入了一階擾動(dòng)觀(guān)測(cè)器以獲取當(dāng)前路面黏著系數(shù)及其導(dǎo)數(shù)值信息，通過(guò)研究黏著特性曲線(xiàn)峰值點(diǎn)特征，結(jié)合車(chē)輛邏

4、輯控制，提出了一種以PI調(diào)節(jié)器為核心、轉(zhuǎn)矩微調(diào)函數(shù)C(t)輔助的基于最優(yōu)黏著利用的地鐵車(chē)輛防滑/防空轉(zhuǎn)控制策略，從而有效防止車(chē)輛空轉(zhuǎn)/打滑現(xiàn)象的發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)惡劣輪軌接觸條件下的最優(yōu)黏著利用。
　　針對(duì)地鐵牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)主電路進(jìn)行了詳細(xì)分析，建立了系統(tǒng)綜合線(xiàn)性化模型;利用基于級(jí)聯(lián)電氣系統(tǒng)環(huán)路增益的穩(wěn)定性分析方法，深入研究了直流側(cè)濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)與異步電機(jī)矢量控制對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響;提出了一種基于阻抗匹配的穩(wěn)定性控制策略，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整牽