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矢量控制牵引变流器母线电压振荡抑制策略研究
| 论文题名： | 矢量控制牵引变流器母线电压振荡抑制策略研究 |
| 关键词： | 地铁牵引系统;牵引变流器;母线电压;振荡抑制 |
| 摘要： | 在地铁牵引系统中，为减少逆变器产生的谐波，往往在直流侧电压源和逆变器之间安装滤波电感和支撑电容作为滤波器。但由于逆变器直流侧存在负阻抗特性，其与滤波器相互作用降低系统稳定性。因变流器受空间、重量等条件限制，滤波器参数的选型往往难以满足系统的稳定性要求，在牵引变流器—电机系统处于功率较大的牵引工况时，直流侧电压将出现持续振荡，影响逆变器对电机的控制。因此，本文的主要内容为分析地铁牵引系统中母线电压振荡产生机理，基于逆变器输入导纳研究电压振荡抑制策略。本文的主要工作如下： 简要介绍了异步电机的数学模型和坐标变换原理，给出了异步电机矢量控制系统的结构，对矢量控制系统中电流环和速度环的PI控制器参数进行设计。基于系统拓扑结构，运用Nyquist判据分析变流器—电机系统振荡失稳的原因。在此基础上，使用恒功率负载建模方法，研究了基于电流指令补偿的电压振荡抑制策略，具体方法为提取电压振荡分量、计算电流指令补偿系数、最终作用于系统输出功率，对系统阻抗进行补偿。基于此分析了异步电机矢量控制下的电压振荡抑制策略对系统稳定性的影响。建立了系统输入导纳的小信号模型，进一步研究变流器—电机系统的负阻抗特性，分析了基于矢量控制的电压振荡抑制策略对系统导纳的补偿效果，根据不同工况下的系统极点分布情况对抑制策略的参数进行了设计。 在理论分析的基础上，本文使用MATLAB仿真工具建立矢量控制系统的仿真模型，验证基于矢量控制的电压振荡抑制策略的有效性，以及抑制策略的参数对电压补偿效果的影响。最后搭建以数字信号处理器 TMS320F28335 和现场可编程门阵列EP4CE40F2317N为核心的牵引异步电机矢量控制系统实验平台，完成基于母线电压振荡抑制的矢量控制算法的实验验证。 |
| 作者： | 黄杰豪 |
| 专业： | 电子信息 |
| 导师： | 程善美 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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