基于永磁同步电机的高速列车牵引系统的仿真分析

发布时间：2017-07-02 14:17

  本文关键词：基于永磁同步电机的高速列车牵引系统的仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对于高速列车,牵引传动系统是其核心单元,永磁同步电机因为具有功率因数高、效率高、转速平稳、过载能力强等优点,作为新一代高速列车牵引电机具有很好的应用前景。本文以基于永磁同步电机的高速列车牵引传动系统为研究对象,对永磁同步电机的控制和列车牵引动力学模型进行了仿真分析,在此基础上讨论了同步控制算法在牵引电机中应用的可能性。本文首先介绍了永磁同步电机的数学模型,在此基础上,对id=0和最大转矩/电流比矢量控制的原理进行了说明,在LabVIEW中搭建了id=0和三种最大转矩/电流比矢量控制的仿真模型,仿真结果说明最大转矩/电流比更适合用于凸极永磁同步电机。对列车牵引过程的动力学模型进行了说明,在单台电机控制模型的基础上,搭建了完整的牵引动力学仿真模型,仿真结果与理论分析相符。利用该模型分析了粘着条件突变、轮径差异、电机参数差异等异常情况对列车牵引过程的影响,结果表明轮轨粘着条件变差会引起轮对空转,单台电机与轮对参数的差异对基于永磁同步电机的高速列车牵引系统影响较小。最后,对速度同步控制算法进行了介绍,搭建了偏差耦合和虚拟主轴两种同步控制算法的仿真模型,对仿真结果进行了对比分析。结果表明在给定条件下虚拟主轴具有一定的局限性,偏差耦合同步控制效果更好。将偏差耦合同步控制加入牵引系统仿真模型中,讨论了采用速度同步控制后系统在轮轨粘着条件突然变差时的响应,仿真结果表明同步控制算法对抑制轮对空转具有一定的效果。
【关键词】：高速列车 牵引传动系统 永磁同步电机 矢量控制 同步控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U270.3;TM341
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-12
• 1.1.1 永磁电机的发展过程9
• 1.1.2 国内外永磁同步牵引电机的发展情况9-12
• 1.2 我国高速列车牵引传动系统的研究情况12-14
• 1.2.1 高速列车牵引传动系统的基本介绍12-13
• 1.2.2 异步电机牵引传动系统13
• 1.2.3 永磁同步电机牵引传动系统13-14
• 1.3 研究的意义14
• 1.4 论文主要内容14-16
• 2 永磁同步电机的矢量控制16-29
• 2.1 永磁同步电机数学模型16-17
• 2.2 永磁同步电机的控制方式17-21
• 2.2.1 i_d=0控制方式18-19
• 2.2.2 最大转矩/电流比控制方式19-21
• 2.3 单台永磁同步电机控制的仿真21-28
• 2.3.1 LabVIEW仿真平台简介22
• 2.3.2 仿真模型的搭建22-24
• 2.3.3 仿真结果分析24-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 高速列车永磁同步牵引系统的建模与仿真29-45
• 3.1 牵引过程的动力学模型29-32
• 3.2 系统仿真模型的搭建32-38
• 3.3 异常情况分析38-43
• 3.3.1 粘着变差39-40
• 3.3.2 轮对直径不同40-41
• 3.3.3 牵引电机参数差异41-43
• 3.4 粘着控制43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 4 同步控制在牵引系统中的应用45-60
• 4.1 同步控制算法45-50
• 4.1.1 主令同步46
• 4.1.2 主从同步46-47
• 4.1.3 交叉耦合同步47
• 4.1.4 偏差耦合同步47-48
• 4.1.5 虚拟主轴同步48-50
• 4.2 偏差耦合与虚拟主轴的对比50-56
• 4.3 同步控制在牵引系统中的应用56-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 总结与展望60-62
• 5.1 本文内容总结60
• 5.2 展望60-62
• 6 参考文献62-65
• 作者简历65

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