动车组直流电压二次脉动影响的抑制策略研究

作     者：马雪艳 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刁利军

授予年度：2020年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：动车组 二次脉动 电机矢量控制 脉宽调制 预测采样 

摘      要：由于动车组电气传动系统采用单相交流输入,整流后直流母线电压中含有二倍于电网频率的脉动成分,电机受该脉动成分的影响,容易出现损耗增加、发热及机械抖动等问题。本文针对动车组直流电压二次脉动影响展开研究,研究应用于牵引电机控制的二次脉动影响抑制策略,并通过理论分析和仿真验证该策略的有效性和可行性。针对二次脉动产生机理及主电路拓扑数学模型构建展开研究。通过对主电路关键元件的分析计算,推导主电路的数学模型,构建可用于MATLAB仿真及HIL的模型,通过与Simscape中电路模型进行对照,验证模型的准确性;对直流电压二次脉动的产生及影响机理进行理论推导,通过仿真对其进行验证。针对二次脉动影响的基本抑制策略展开研究。进行电机频域分析,分别研究低调制深度与高调制深度的二次脉动影响的抑制策略,结合电机矢量控制,基于脉宽调制及脉动电压采样两个关键问题的分析,在牵引传动系统主电路模型基础上,编写电机控制程序,研究直流电压二次脉动下的电机矢量控制方法。针对牵引电机全速度范围脉宽调制下的抑制策略优化展开研究。针对不同运行速度下的脉宽调制方法进行介绍和推导,分析直流电压二次脉动对脉宽调制的影响及抑制策略应用效果;结合抑制策略、仿真模型和控制程序,进行全速范围内脉宽调制的程序编写,优化抑制策略在电机中的应用,通过仿真验证应用效果。针对抑制策略在低开关频率下的直流电压采样展开研究。对直接采样的缺陷进行了分析;建立直流电压预测控制模型,对重复控制中的内模进行改进,分析改进选取方法,确定补偿器形式及参数,构建基于重复控制的周期性电压预测模型。并通过仿真验证预测效果和电机控制效果。图75幅,表1个,参考文献57篇。