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牵引感应电动机直接转矩控制算法性能改善研究
| 论文题名： | 牵引感应电动机直接转矩控制算法性能改善研究 |
| 关键词： | 电力机车;牵引电机;转矩控制;DTC算法 |
| 摘要： | 近年来中国铁路取得了飞速发展。采用电力牵引交流传动控制技术的轨道机车车辆具有牵引力大是实现现代铁路高速重载牵引动力的不二之选。电力机车牵引电机的控制是电力牵引交流传动控制的核心技术之一。现代牵引异步电机控制策略的研究方向主要有矢量控制和直接转矩控制（direct torque control，DTC）。我校与北车集团合作研发出的矢量控制牵引电机控制方案，已经批量应用在高速动车和重载机车牵引中，且该方案在进一步完善中。DTC与矢量控制相比有其突出的特点，非常适用于轨道交通牵引传动中，也完全能满足越南正在兴建的城市轨道交通的电力牵引系统中。 本研究主要内容包括：⑴提出了一种连续型定子磁链轨迹的异步牵引电机低转矩脉动DTC算法。该算法在基速以内的中高速段采用连续定子磁链轨迹切换技术实现了各段定子磁链轨迹平滑切换。随着电机转子速度的升高，定子磁链轨迹依次从圆形、多边形及六边形连续与平滑的切换，算法具有电机转矩脉动小，电机转矩平稳等特点;在基速以内的高速区段，给出一种非零电压矢量提前注入的控制方案，实现了减小转矩向下脉动，因此有效提高转矩平均值与转矩平稳性。提出的DTC算法仅需在原DTC结构中增加调节定子磁链和调节电压矢量作用时刻算法，既保留了DTC算法快速动态响应，以及对电机转子参数不敏感等特征，又确保控制系统较低的计算量要求。理论分析和实验结果都证明了该DTC算法的有效性和可行性。⑵以异步牵引电机为研究对象，提出了基于对称多边形磁链轨迹的DTC算法。该算法通过分析励磁电流的变化，设计出一种具备圆形、六边形及两者之间多边形等多种对称磁链轨迹的控制算法，可获得更加平滑磁链轨迹、有利于提高谐波消除能力与开关频率的利用率。所提出DTC算法仅在原DTC算法的基础结构上添加定子磁链调节算法，不需要复杂计算，因此具有结构简单与容易实现的优点。理论分析和实验结果证明了该控制算法的有效性和可行性。⑶针对异步牵引电机的调速特点和直接力矩控制算法目前在应用中存在的问题，给出了在异步牵引电机恒功率弱磁区内采用闭环功率控制的算法。该DTC算法仅需在原DTC结构中增加调节定子磁链算法即可，因此它具有简单性，且保留了传统算法控制电路不复杂，对电机参数依赖性少等特征，还获得了转矩与功率性能的提高。理论分析和实验结果都证明了该DTC算法的有效性和可行性。 |
| 作者： | 范文进-Pham Van Tien |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 郑琼林 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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