原文传递
数字化铁路25Hz信号电源及其并联运行技术的研究
| 论文题名： | 数字化铁路25Hz信号电源及其并联运行技术的研究 |
| 关键词： | 铁路25Hz信号电源;并联运行;数字控制;CAN总线 |
| 摘要： | 铁路25Hz信号电源是给相敏轨道电路供电的两相交流电源。为了适应不同规模的车站需求，铁路25Hz信号电源必须能够并联运行以扩大容量。该电源的可靠供电可以保证轨道相敏电路获取铁轨占用信息，对于铁路运行安全管理具有重要的意义。本文针对铁路25Hz信号电源的数字控制及其并联运行的关键问题进行了深入的研究和讨论。 首先针对逆变器数字PWM控制存在的一拍滞后问题，提出了一种基于多环结构的逆变器最少拍控制方案。该方案法将PWM控制一拍滞后作为受控对象的一部分，在Z域直接完成电流环和电压环控制器的设计。相比传统的PID控制，该方案控制效果更好，实施更方便，不依赖于经验性的控制带宽选择;相比单电压环最少拍控制，该方案可以获得更好的稳定性和可靠性。考虑到最少拍控制的参数敏感性问题，文中给出了基于根轨迹的稳定边界条件验证方法和辅助设计的MATLAB仿真模型。本文提出的逆变器控制方案具有很好的控制性能:滤波电感电流滞后两拍跟随指令和输出电压滞后三拍跟随指令。基于本文方法和产生死区问题的原因找到实施死区补偿的方法，该方法不受PWM控制滞后的影响，可以进一步改善输出电压质量。为了降低数字控制时序造成的负载电流前馈补偿误差，并节省硬件成本，分析了负载电流预测观测器的设计方法，发现一阶模型的负载电流观测器比零阶模型的负载电流观测器具有更好的预测性能。 论文分析了电压源逆变器数字并联的相关问题。因为DA控制和AD检测的分辨率总是有限的，逆变并联运行的环流是不可避免的。在环流可接受的情况下，实现电压源的并联，才是并联设计的目的。结合逆变器并联应用，分析比较了目前主流网络的数据通讯的实时性和介质控制方式对实时通讯的影响。论文提出了一种基于CAN总线的自动主从逆变并联方案。该方案通过CAN总线不仅实现了总从机地位的自动分配，而且实现了并联逆变之间的载波同步;将CAN总线超频到2MHz速率的方法，并在此基础上实现了每载波周期实时控制数据的可靠传输。这种并联方案不仅可以抑制基波环流，也能抑制谐波环流，具有很好的环流控制性能，并且能保证与单机运行时一致的波形输出质量。 通过两台铁路25Hz信号电源样机的实验，验证了本文提出的数字逆变控制方案和数字并联方案的有效性。 |
| 作者： | 姚玮 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 吕征宇 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
