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100%低地板车牵引传动系统分析与控制策略研究
| 论文题名： | 100%低地板车牵引传动系统分析与控制策略研究 |
| 关键词： | 低地板车;独立轮对;牵引传动系统;导向控制;无速度传感器;牵引计算 |
| 摘要： | 100％低地板车以其独有特点和优势，广泛应用于城市轨道交通领域，具有广阔的市场前景。本文详细分析100％低地板车的特殊传动方式和由此带来的导向问题，结合牵引电机控制，深入分析研究了独立轮对传动系统的主动导向和牵引控制策略，获得以下重要成果，为我国在这一领域的研究，提供一种研究思路与方法。 本文详细分析了轮轨间的蠕滑作用力，建立了传统刚性轮对和独立轮对运动方程，推导出纵向蠕滑力对直线对中和曲线导向的作用机理。从电气控制的角度出发，提出了独立轮对主动导向控制方法，构建一种新的100％低地板车辆牵引控制策略。基于转矩和转速导向控制，结合牵引控制策略，把牵引控制与导向控制融为一体，仿真结果验证了该方法具有理想的控制效果。 牵引电机的精确控制是实现独立轮对主动导向的关键。Γ-1等效电路适合于磁场定向控制分析，并在此基础上提出了基于电流电压混合模型的定子磁链定向控制方式，该方式可以根据电机的运行速度分别采用电流和电压模型并能平滑过渡，在全速度范围内稳定运行。在两侧纵向电机动态参数不一致的情况下，所提出的电流分布控制可以有效降低参数带来的影响，设计速度补偿器的参数可以保证其稳定性与稳态性能，实现独立轮对的协调统一控制。 基于Γ-1等效模型，提出了一种利用扩展卡尔曼滤波(Externded Kalman Filter，EKF)的无速度传感器控制方法。该方法简化了状态矩阵，减小EKF的计算量，并把参数的变化归到测量和状态噪声中，提高控制精度。分析了死区时间和开关管压降对电机定子电压影响，得出一种定子电压校正方案，准确估算定子电压，提高 EKF磁链观测器精度。实验结果验证了上述方法在较宽的范围内达到满意的控制性能。 根据实际运营要求，设计了100％低地板车牵引、制动特性曲线，并结合具体的线路条件设计了一套牵引计算软件。该软件可以模拟列车在实际线路中最大工况运行的牵引-惰行-制动全过程，并计算牵引电机、牵引变流器的电流、功率等电气参数，为列车运营设计提供了参考依据。最后设计了电机对拖实验系统，并给出主电路、控制电路的设计方法与相关实验结果，实验结果验证了所提出的理论与设计。图108幅，表7个，参考文献105篇。 |
| 作者： | 李哲峰 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 刘志刚 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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