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考虑直流环节振荡的城轨永磁同步电机控制系统研究
| 论文题名： | 考虑直流环节振荡的城轨永磁同步电机控制系统研究 |
| 关键词： | 城际轨道;永磁同步电机;直流环节电压;振荡控制;奈奎斯特判据理论 |
| 摘要： | 城轨永磁同步牵引传动系统由直流牵引网、直流滤波回路、牵引变流器、永磁同步电机以及控制系统组成。多列车同时牵引制动引起的接触网压波动、直流侧滤波回路滤波电感和支撑电容的参数选取受限以及矢量控制策略下牵引变流器-电机系统呈现负阻抗特性，这些都会引起直流侧电压、电流持续振荡，严重时引起系统振荡失稳。 本文首先建立两相dq轴旋转坐标系下的永磁同步电机数学模型，并以id=0和MTPA控制为例介绍永磁同步电机矢量控制方法。考虑直流供电系统模型后，推导出直流滤波回路输出导纳和牵引变流器-电机系统的输入导纳方程，进而推导出系统闭环传递函数。本文利用奈奎斯特稳定判据和对数频率稳定判据分析了城轨牵引传动系统直流环节振荡的机理，研究了支撑电容、滤波电感等参数，系统工作点以及控制器参数对系统稳定性的影响。 本文研究了城轨永磁同步牵引传动系统的直流环节振荡抑制策略，其基本原理是提取直流侧支撑电容的电压振荡信号，注入控制器进行补偿。结合直流环节电压振荡频率为LC谐振频率的特点，选取二阶带通滤波器来提取振荡信号。根据提取出的补偿信号注入控制器的不同位置，研究了基于交轴电流指令值和基于交轴电压指令值的两种补偿方法，两者均可改善系统振荡问题。但后者引起的电机转速和交轴电流与支撑电容电压的耦合相对较小，系统鲁棒性更好。 本文在MATLAB/Simulink中搭建了永磁同步牵引传动系统仿真模型，验证了两种不同补偿控制方法对解决系统振荡失稳问题的有效性，以及基于参考电压补偿法相较于基于参考电流补偿法，系统鲁棒性更好。并搭建了基于DSP28335的7.5kW永磁同步电机牵引传动系统实验平台，实验结果表明该方法可有效抑制直流环节电压的振荡。 |
| 作者： | 赵冬 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 林飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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