基于無(wú)速度傳感器的牽引電機(jī)間接定子量控制研究.pdf

1、牽引系統(tǒng)作為軌道交通車(chē)輛的核心部分，直接決定了車(chē)輛運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。且隨著電力電子器件以及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，大功率交流調(diào)速技術(shù)也得到了快速發(fā)展，其中直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)作為一種思想新穎、控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的交流調(diào)速方法，在眾多控制策略中脫穎而出，但直接轉(zhuǎn)矩控制在低速存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大、電流諧波較多等缺點(diǎn)，需要進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。另外，由于車(chē)輛經(jīng)常運(yùn)行在惡劣環(huán)境運(yùn)行中，導(dǎo)致速度傳感器故障率較高，因此對(duì)無(wú)速度傳感器技術(shù)的研究具有重要的理論和實(shí)際意

2、義?；谏鲜龃嬖诘膯?wèn)題，本文以牽引電機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　　首先，回顧了交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，包括功率器件的發(fā)展，電機(jī)控制策略的發(fā)展，和無(wú)速度傳感器技術(shù)的發(fā)展，并簡(jiǎn)要概述了數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化的影響。從異步電機(jī)兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型出發(fā)，闡述了逆變器數(shù)學(xué)模型和電壓空間矢量的概念以及電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)相關(guān)理論。
　　針對(duì)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中低

3、速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的問(wèn)題，對(duì)全速范圍異步電機(jī)間接定子量控制(ISC)進(jìn)行了研究?？紤]牽引電機(jī)大部分時(shí)間工作在額定轉(zhuǎn)速以上，在對(duì)比分析了兩種弱磁控制方案后，選擇了一種基于ISC控制原理且不含積分環(huán)節(jié)的方案，實(shí)現(xiàn)了基速區(qū)和弱磁區(qū)的平滑切換。針對(duì)死區(qū)對(duì)電壓型逆變器輸出電壓計(jì)算的影響，研究了一種死區(qū)補(bǔ)償方案，仿真結(jié)果表明該方案可有效降低諧波損耗并減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
　　在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中需要實(shí)時(shí)的對(duì)磁鏈進(jìn)行準(zhǔn)確估算，而傳統(tǒng)的定子磁鏈觀測(cè)器存在積分誤

4、差和參數(shù)魯棒性較差等問(wèn)題，為解決磁鏈觀測(cè)誤差導(dǎo)致的系統(tǒng)失穩(wěn)，本文研究了兩種基于現(xiàn)代控制理論的磁鏈觀測(cè)器，有效解決了積分誤差和定子電阻阻值變化對(duì)磁鏈觀測(cè)的影響。此外，在模型參考自適應(yīng)理論和滑模理論的基礎(chǔ)上，分別運(yùn)用Popov超穩(wěn)定性法則和Lyapunov第二穩(wěn)定性原理推導(dǎo)出了各自的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)率，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了兩種無(wú)速度方案的準(zhǔn)確性。另外，在牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中，瞬時(shí)過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)電分相和長(zhǎng)期惰行等原因會(huì)引起逆變器封鎖，此時(shí)無(wú)速度算法將失效