矿用电动轮自卸车交流传动系统的键合图建模与控制

发布时间：2017-10-25 10:35

  本文关键词：矿用电动轮自卸车交流传动系统的键合图建模与控制

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【摘要】：交流传动系统为矿用电动轮自卸车的核心设备之一,是一个具有时变参数,非线性、耦合和不确定的复杂系统。当前对交流传动系统的建模多为针对某一个子系统或某一个控制目的进行的建模,随着矿用电动轮车朝着大型化发展,需要改进和完善整车的结构,从而降低故障发生率,缩短维修时间,提高整车的实用性和可靠性,因此对整个交流传动系统统一用键合图作为建模非常有必要;电动轮自卸车的电源由车载大功率柴油发电机组提供,容量有限,运行工况恶劣,负荷波动大,对动力系统运行稳定性和鲁棒性要求更高,因此对交流传动系统的鲁棒性分析和变频调速控制必不可少。本文围绕这两方面进行了研究,用键合图对交流传动系统进行建模;对逆变器输出电压进行控制并分析其鲁棒性,采用键合图的矢量控制技术对电机进行变频调速。论文的主要内容如下:对交流传动系统的功率变换器(整流器和逆变器)和电机进行了键合图建模,并且分别用MATLAB和20-sim对功率变换器和电机进行仿真验证。将整流器的肖特基二极管用键合图元R表示,逆变器的IGBT用键合图开关WS表示。将三相感应电机的坐标变换通过键合图实现,并根据坐标变换的键合图模型推导数学方程与变换矩阵比较,最终建立d-q坐标系的电机的键合图模型。引入寄生电阻消除逆变器的键合图模型中由于因果冲突导致的代数环。用键合图对三相逆变器及LC滤波器进行建模,由键合图模型推导数学控制模型。将LC滤波器的一部分相当于电压源,对LC滤波的电容提供的电压进行控制,引入双向键合图,建立逆向键合图模型。针对三相L C滤波器的三相L C相当于电压源,L C为负载,设计谐振控制器。通过改变负载功率的大小而完整系统的极点的位置基本不发生来说明系统的稳定性问题,从而使交流传动系统达到复杂工况运行的鲁棒性要求;在M AT L A B/S i m u l i n k中建立基本元件库,建立交流传动系统的键合图模型,采用矢量控制技术对电机进行变频调速控制。
【关键词】：交流传动系统 建模 键合图 鲁棒性 矢量控制
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD67
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 键合图建模方法及研究现状11-12
• 1.3 电动轮自卸车交流变频技术原理及分类12-16
• 1.3.1 恒压频比 （ V / F ） 变频调速13
• 1.3.2 转差频率控制13-14
• 1.3.3 矢量控制技术14
• 1.3.4 直接转矩控制14-16
• 1.4 本文研究主要内容16-17
• 1.5 本文章节安排17-18
• 第二章 键合图建模理论18-36
• 2.1 键合图建模的基本概念18-25
• 2.1.1 常用术语18-19
• 2.1.2 基本键合图元19-23
• 2.1.3 键合图的增广23-25
• 2.2 电路的键合图建模25-28
• 2.3 键合图模型向状态方程的转化28-35
• 2.3.1 全积分因果关系键合图列写状态方程28-30
• 2.3.2 含有不确定因果关系键的键合图的状态方程30-32
• 2.3.3 微分因果关系键合图推导状态方程32-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 交流传动系统的键合图建模与仿真36-54
• 3.1 电动轮自卸车交流传动系统分析36-37
• 3.2 功率变换器的键合图建模37-42
• 3.2.1 三相全桥不可控整流器的原理分析37-38
• 3.2.2 整流器的键合图建模38-40
• 3.2.3 三相全桥逆变器的电路原理分析40-41
• 3.2.4 三相全桥逆变器的键合图建模41-42
• 3.3 电机的键合图建模42-50
• 3.3.1 电机的描述42-43
• 3.3.2 电机的坐标变换43-46
• 3.3.3 坐标变换的键合图实现46-48
• 3.3.4 电机的键合图建模48-50
• 3.4 实验仿真50-53
• 3.4.1 功率变换器的仿真50-52
• 3.4.2 电机的仿真52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 基于键合图的变频调速控制54-78
• 4.1 基于键合图理论的系统的可控可观性判定54-58
• 4.1.1 可控性分析54-57
• 4.1.2 可观性分析57-58
• 4.2 基于键合图的逆变器控制58-69
• 4.2.1 全局系统的描述59-60
• 4.2.2 逆变器和滤波器的键合图模型60-61
• 4.2.3 逆变器及滤波器的控制61-69
• 4.3 基于键合图的矢量控制69-77
• 4.3.1 矢量控制原理69-71
• 4.3.2 转子磁链定向矢量控制系统的设计71-73
• 4.3.3 基于交流传动系统键合图模型的矢量控制仿真73-77
• 4.4 总结77-78
• 第五章 总结与展望78-80
• 5.1 总结78
• 5.2 展望78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 附录 ： 攻读硕士期间发表的论文、参与项目及获奖86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1093354