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基于固定电压模式的牵引电机矢量控制方法研究_论文

第4 卷 第2 0 期  2 1丘 4   02 4 江 汉 大 学 学 n (自然 Si 版 ) JJ nhnU i( a 科 学E . .i ga  报 . t c. d  a vN . )   V 1 0N . o4  o   . 2 Ap .2 1   r 02 基于固定电压模式的牵引电机矢量控制方法研究  张建 辉 ,许 莹 莹  ( 东 交 通 大 学  电气 与 电子 工 程 学 院 ,江 西 华 南 昌 301 )   30 3  摘 一 要 :针 对 传 统 的 牵 引 电机 矢 量控 制 方 法 不 能 快 速 应 对 动 车 组 高 速 运 行 时 的 转 矩 突 变 问 题 .提 出   套新 的基 于 固定 电压 模式 的矢量控 制 方法。该 方法在 牵 引变流 器 电压 幅值 固定 的模 式下 ,通 过 变流 器   电压相位 的 高速 变化 结合 牵引 电机磁 通量修 正反馈值 来实现 对动 车组 牵引 电机 高速 转矩 的 实时控 制 。并  采 用 Sm l k进 行 了 系统 建 模 , 完 成 了 系统 仿 真 测 试 分 析 , 结 果 验 证 了方 案 的 可行 性 和 优 越 性 。 i ui n   关 键 词 :牵 引 电机 ; 固定 电 压 :矢 量 控 制  中 图 分 类 号 :T 4   M3 3 文 献 标 志 码 :A   文 章 编 号 :1 7 .1 3 2 1 )20 2 .4 6 30 4 (0 2 0 .0 90   0 引言    目前 , 路高 速 动车 组牵 引 电机 是 以牵 引变  铁 流器 控 制 的异 步 电动 机为 主流 。动 车组 的速度 调  数 ,电路损 耗 大 大 降低 ,对实 现 变流 器 的小型 化  有利 ; 因减少了变流器的开关次数 , ③ 矢量控制  实时 性有 较 大 幅度地 提 高 ,使对 高 速转 矩 的实 时  控制成 为 可能 。   节 ,主要 通过 驾 驶员 调节 牵 引 电机转 矩 的大 小 来  实 现 _。至今 牵 引 电机 的转 矩 调 节是 在 电压 频 率  1 ] 比( / Vf)的基 础上 进行 差频 调节 。差频 调节 是 指  能使 输 出转矩 与 实 际值 一 致 的 控制 方 式 _,该 控  2 ] 制方 式 对于 动 车组 的稳 态运 行 比较 适合 , 不 能  但 1 系统 控 制 方 案 设 计    依 据 传统 的异 步 电机 矢量 控 制理 论 ,固定 电  压 模式 不 可能完 全适 用 于矢量 控制 。在原 有 的矢  量 控制 中 ,为 了实 现 对 电磁 转矩 的调节 控 制 ,必  很好 地应 对高 速动 车组 的转 矩 突变 。如 在 以下情  况下 ,差频 调 节 的控制 方 式就 不 能很 好地 进 行应  须 快速 地 调节 电流值 . 变 流器 的 电压 大小 和 角  使 度 均 快速 地 变化 。但 是 , 固定 电压模 式 下 ,由 在   于脉 冲宽 度是 固定 的 ,电压 的 大小不 能 变化 。 因  此 , 须在 电压 固定 的前 提 下 ,提 出 以下几 个 关  必 键 问题 的应对 方法 ,以实现 固定 电压 模 式矢 量 控  制技 术对 牵 引 电机 高速转矩 的实时控 制 。   11 牵 引 电机 高速转 矩 突变 时的快 速应 对方 法  . 对: ①在 雨 、雪 天等 恶 劣 自然条 件 下 使用 的避 免  轮轨 之 间空 转 的转 矩控 制 措施 ; 在 牵 引变 流 器  ② 电压 突 变 时 采 用 的抑 制 过 电压 的调 节 措 施 。 此  外 , 于动车 组 的起 动 、制 动 等过 渡过 程 的 转矩  对 控制 ,该 控制 方 式 的反 应 速度 也 不 够迅 速 ,这些  都对 高速 运行 中 的动车 组 的速度 控 制极 为不 利 。   针对 上述 问题 , 文研 究 了一 种新 的牵 引 电  本 在使 用 电压 型逆 变器 的异 步 电机矢 量 控制 系  统 中 ,一般 都 是根 据 电 流反 馈控 制 的结 果 ,用 电  流 值来 驱 动 。但是 ,在 电压 最大 值一 定 的 固定 电  压 模式 中 , 常 电 流反馈 控 制 的输 出结 果被 最 大  通 电压所 限 制 , 果不 做 特殊 处理 就不 能 使 之稳 定  如 工 作 。如 果使 用调 节 电压 源 型矢 量控 制 。即利 用  机高 速 转矩 实 时调 节控 制方 法 ,即基 于 固定 电压  模 式 的牵 引 电机矢 量控 制方 法 。该 方法 最早 由 日   本学 者 提 出 ,它是 在传 统 的异 步 电机 矢量 控 制方  法 的 基 础 上 改 进 而 来 的 ,相 对 于通 用 的 多 脉 冲  P WM 控 制 方式 , 方 法控 制 脉 冲数 量 大为 减 少 , 该   仅 1 脉 冲就 能 实现 E。它 具 有 以 下优 点 :① 能  个 3 ] 够 实 现用 变流 器输入 直 流 电压决 定最 大 的输 出电  压 , 大提 高 了电压 利 用 率 ; 因减 少 了开 关次  大 ② 异 步 电机 等效 电路 参数 和 电流 值 , 反馈 的方 法  用 算 出 电压值 , 可 以避免 出 现上 述最 大 电压 的限  就 制 问题 。图 1是异 步 电动 机 的等效 电路 图 , 中  其 R 是 定 子 电阻 , 为 定 子 绕 组 漏 电感 ,,     J 互   为 收 稿 日期 :2 1 —1 0   0 1 2— 5 基 金项 目 : 华 东 交通 大 学科 研 基 金 资 助 项 目 (0 Q 5  1D 0 ) 作 者 简 介 : 张建 辉 ( 9 9 ) 男 ,讲 师 ,硕 士 ,研 究 方 向 :

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