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电力机车牵引电机在全速度范围的控制策略研究
| 论文题名： | 电力机车牵引电机在全速度范围的控制策略研究 |
| 关键词： | 电力机车;牵引电机;矢量控制;磁场校正 |
| 摘要： | 电力机车牵引电机的控制是电力机车的核心技术之一，其控制性能的优劣对于电力机车的安全稳定运行具有至关重要的作用。本文以国产大功率交流传动电力机车的研究开发为背景，对电力机车牵引传动系统中牵引电机控制的关键问题进行了研究。主要内容包括： ⑴在非方波调制区，系统性的针对转子时间常数误差和负载大小与磁场定向角度误差之间的关系，以及定向角度误差对电机矢量控制性能的影响进行了详细的理论推导和综合分析。在此基础上通过对不同方法的对比分析采用了一种基于q轴转子磁链的磁场定向角度误差实时校正策略，仿真和实验结果证明该策略能够对各种原因引起的磁场定向角度误差进行良好的校正。 ⑵针对方波下逆变器输出电压不能调节导致传统矢量控制不能应用的情况，本文中提出了一种基于电流开环控制的改进型矢量控制策略，并采用基于改进的电压控制器的弱磁策略，保证了电机在方波弱磁区全速度范围的最大转矩控制。 ⑶分析了方波工况在基于电流开环控制的改进型矢量控制下磁场定向不准对电机电流指令值和实际值之间偏差的影响，提出了一种方波下基于q轴电流误差的磁场定向误差校正策略，保证了方波下的转矩控制精度。 ⑷对两种低载波比下的调制策略——中间60°调制策略和SHEPWM进行了对比研究。重点对两种调制方式下在不同脉冲数下的电压谐波，电机负载下的电流谐波和引起的转矩脉动的变化规律进行了详细的理论分析，比较了两种调制方式的优缺点。对SHEPWM下不同开关角分布对谐波的影响进行了分析。对不同调试方式之间的切换策略进行了分析，提出了一种三相同时切换的切换策略。 ⑸提出了一种基于机车速度的全速度范围分段矢量控制策略，对其应用于国产大功率电力机车牵引传动系统后的现场试验情况进行了说明。并针对电力机车的几个特殊问题进行了研究，提出了一种过分相区的直流电压恒定控制策略，保证在过分相区辅助系统的不间断供电;采用了一种基于速度误差的开环转矩控制策略，保证了电力机车的准恒速控制。电力机车现场试验结果良好，已经通过铁道科学研究院的所有型式试验，目前正在上线试运行。 |
| 作者： | 周明磊 |
| 专业： | 电气工程及其自动化 |
| 导师： | 游小杰 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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