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地铁主传动系统牵引逆变器的研究
| 论文题名： | 地铁主传动系统牵引逆变器的研究 |
| 关键词： | 地铁传动系统;直接转矩控制;三电平逆变器;电压矢量;牵引逆变器;地铁设备 |
| 摘要： | 地铁主传动系统由牵引逆变器、微机控制驱动装置、牵引电动机等部件组成。 实施地铁主传动系统设备国产化，其工程意义不仅在于能有效降低主传动设备自身投资，还有助于“确保全部轨道车辆和机电设备的平均国产化率不低于70％” 总体目标的实现，加快地铁设备国产化进程，促进我国地铁健康快速发展。 首先，本文说明了地铁主传动系统的现状，指出了我国目前地铁牵引逆变器主要采用VVVF 的两电平逆变器，地铁主传动系统的控制方法有滑差频率控制、转子磁场定向的旋转矢量控制和直接转矩控制等控制方法。本文对定子磁场定向的直接转矩控制方法进行了分析，指出了传统直接转矩控制存在转矩脉动大、输出电压波形效果差等缺点。 其次，为了改善地铁主传动系统的传统直接转矩控制的缺陷，将三电平逆变器技术和直接转矩控制相结合，应用到地铁主传动系统中，有效改善了系统的运行性能。三电平逆变器较两电平逆变器具有输出波形好、脉冲频率低、对器件耐压要求低、输出的谐波分量低等优点。目前，三电平的牵引逆变器在日本和德国的地铁车辆中均已应用。直接转矩控制具有结构简单、转矩响应快以及对参数鲁棒性能好等优点，已广泛应用于异步电动机的调速系统。本文提出一种三电平异步电动机直接转矩控制（DTC）系统，将磁链划分为12 区间，通过定子磁链观测和转矩计算，就可以得到使磁链为圆形的18 个电压矢量。本文在三电平逆变器供电牵引异步电动机基础上有效地实现了基于18 矢量法的DTC 系统控制策略，输出侧电压、电流的谐波问题得以明显改善。 最后，利用MATLAB/SIMULINK 仿真工具，建立了地铁车辆三电平逆变器主传动仿真系统模型。仿真结果证实了基于18 矢量法的三电平DTC 方法的正确性和可行性，并达到了较好的控制性能。 本文提出的三电平逆变器技术和直接转矩控制相结合的技术，应用到地铁主传动系统中，可以有效减小转矩脉动、改善输出侧电压、电流的波形效果问题。 因此，三电平VSI在国内地铁主传动系统中的应用将会有广阔的工程应用前景。 |
| 作者： | 王巍 |
| 专业： | 电力电子及电力传动 |
| 导师： | 罗隆福 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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