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轨道交通用永磁同步电机牵引系统控制策略研究
| 论文题名： | 轨道交通用永磁同步电机牵引系统控制策略研究 |
| 关键词： | 轨道交通;牵引系统;永磁同步电机;控制策略 |
| 摘要： | 永磁同步电机具有体积小、效率高、功率密度高等优点，特别是内置式永磁同步电机（IPMSM）利用磁阻转矩拥有优异的弱磁调速范围，这些特点使得永磁同步牵引电机系统逐渐代替现有异步电机牵引系统成为了轨道交通未来发展趋势。但由于轨道交通牵引电机运行工况复杂，且牵引变流器功率大、开关频率低，因此普通的电机控制策略和调制策略难以满足轨道交通牵引系统的特殊要求。本文以永磁同步电机牵引系统为研究对象，分别研究了适用于轨道交通的IPMSM矢量控制策略和多模式混合脉宽调制策略，两个策略相辅相成，共同完成对整个牵引系统的控制。全文主要分为三个部分： 首先，针对牵引电机对输出转矩大和调速范围广的要求，基于IPMSM的数学模型和矢量控制原理，本文将最大转矩电流比（MTPA）控制和移相弱磁控制相结合，研究了轨道交通用IPMSM矢量控制策略，为后续研究提供电机控制策略。 其次，针对牵引变流器对低开关频率和高电压利用率的特殊要求，详细介绍了传统多模式SVPWM调制策略，并分析其在载波比较低时低次电流谐波含量高的不足。本文在高频区采用特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）来改善传统多模式SVPWM调制策略的不足，从而设计了一种SVPWM和SHEPWM相结合的多模式混合脉宽调制策略。并对其各频段载波比切换问题和SHEPWM实现问题具体展开分析。 最后，通过系统仿真，验证了轨道交通用IPMSM矢量控制策略在提高电机转矩输出能力和弱磁扩速能力的优越性，以及多模式混合脉宽调制策略在改善转矩脉动和最大化直流电压利用率的有效性；通过对实验平台设计相应软件算法，完成对系统动态性能的测试，验证矢量控制算法的实用性。 |
| 作者： | 刘畅 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王双红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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