检索结果-南通市图书馆

电力电子技术 2019年第11期53卷 30-33,49页

作者：杜玉亮中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京纵横机电科技有限公司

列车为防止在中性区趴窝,一般以较高速度驶入中性区。为确保辅助系统在中性区不断电,牵引电机需在高速区快速由牵引工况转换为再生制动工况。这里分析了永磁同步牵引电机高速区弱磁控制原理,给出了基于负直轴电流补偿弱磁控制框图,研究... 详细信息

列车为防止在中性区趴窝,一般以较高速度驶入中性区。为确保辅助系统在中性区不断电,牵引电机需在高速区快速由牵引工况转换为再生制动工况。这里分析了永磁同步牵引电机高速区弱磁控制原理,给出了基于负直轴电流补偿弱磁控制框图,研究了列车进出中性区时永磁同步牵引电机交直轴电流工作区域。基于负直轴电流补偿弱磁控制策略研究了同步旋转d,q坐标系前馈/反馈解耦比例积分(PI)电流调节器和d,q坐标系复矢量电流调节器的控制器在高速弱磁区的再生制动性能。理论分析和仿真结果验证了d,q坐标系复矢量电流调节器在高速弱磁区具有更优异的控制性能。

关键词：永磁同步牵引电机弱磁控制再生制动电流调节器

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永磁同步牵引电机热计算和冷却系统计算

永磁同步牵引电机热计算和冷却系统计算

作者：姚望沈阳工业大学

学位级别：硕士

随着环境问题的日益严峻，新能源机车的开发越来越受到世界各国的关注。永磁同步牵引电机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点,正逐渐成为电动汽车驱动系统及轨道车辆牵引系统的主流电机之一。作为新能源机车的动力核心部件，其... 详细信息

随着环境问题的日益严峻，新能源机车的开发越来越受到世界各国的关注。永磁同步牵引电机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点,正逐渐成为电动汽车驱动系统及轨道车辆牵引系统的主流电机之一。作为新能源机车的动力核心部件，其好坏直接决定整车性能。温升作为永磁同步牵引电机的一个重要指标，对电机的安全运行和使用寿命都起到很大的影响。所以准确的对电机的温升进行计算与分析，使得电机各部件的温升都保持在温升允许的范围内，才能保证电机的安全正常的运行[3]。电机冷却系统的设计是否合理直接决定着能否有效的降低电机温升。首先本文根据流体力学、传热学等学科知识，建立热计算的数学模型并对模型进行简化，确定各部分的导热和散热系数;编制了机壳表面空冷和机壳表面水冷永磁同步牵引电机的热网络计算程序，并用7.5kW机壳表面空冷和20kW机壳表面水冷电机进行计算验证;运用ANSYS Workbench软件建立两个样机的三维有限元模型，确定求解区域及边界计算条件，计算电机的各部分生热率、导热系数和散热系数，用有限元法对温度场进行计算。其次对永磁同步牵引电机的冷却结构进行研究分析，对比不同结构的水冷系统，以单螺旋结构为模型，设计并计算其结构参数，并计算了不同冷却边界条件对电机温升的影响。最后建立7.5kW和20kW电机的温升实验平台，对7.5kW电机在不同负载条件下和20kW电机在不同冷却水入口速度的条件下进行温升试验，并计算热网络法和有限元法的计算误差，对误差进行分析，得出误差曲线，通过结果验证编写的机壳表面空冷和机壳表面水冷的热网络程序的准确性和可用性，为永磁同步牵引电机的设计和温度场的计算提供了计算方法和理论参考。

关键词：永磁同步牵引电机热网络有限元水冷系统

永磁同步牵引电机全速域无位置传感器控制研究

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永磁同步牵引电机全速域无位置传感器控制研究

作者：王逸之北京交通大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有功率密度高、转矩密度高等优点,在轨道交通领域具有较好的应用前景。永磁同步电机的高性能控制需要准确的电机转子位置,通常采用安装在电机转子轴上的机械式传感器观测角度。额外的机械式传感器增加了系统的体积与成本... 详细信息

永磁同步电机具有功率密度高、转矩密度高等优点,在轨道交通领域具有较好的应用前景。永磁同步电机的高性能控制需要准确的电机转子位置,通常采用安装在电机转子轴上的机械式传感器观测角度。额外的机械式传感器增加了系统的体积与成本,降低了系统的可靠性,所以无位置传感器控制得到了广泛关注。本文针对大功率永磁同步牵引电机提出了一套全速域无位置传感器控制方法,根据电机不同运行工况提出不同的无位置传感器控制策略。在电机静止状态下,采用旋转电压注入的初始位置检测方法,通过两次电压脉冲判断转子极性。在电机运行时断电重投的情况下,采用短路电流矢量法判断电机重投时刻的转速与转子位置。在低速状态下采用高频旋转电压注入法的无位置传感器控制,并且针对大功率电机控制系统对算法加以改进,提出了一种自适应信号处理方法,具有良好的高频电流信号提取效果并且不会造成相位偏移。在电机中高速状态下采用滑模观测器法,具有较好的动态性能与鲁棒性。针对控制方法中的算法切换问题,提出了一种双滞环切换策略,避免了高频信号注入的频繁启停,提高了切换的稳定性。角度观测误差是评判无位置传感器控制性能的指标之一。本文分析了高频旋转电压信号注入法角度观测误差构成和滑模观测器法角度观测的误差构成。针对角度误差对MTPA矢量控制电磁转矩输出的影响作了定量分析,给出了最大误差参考值。另外,研究了角度误差对负直轴电流补偿法弱磁控制的影响,提出了增强弱磁控制稳定性的优化方法。基于dSPACE半实物仿真平台完成了无位置传感器控制方法的算法验证,并将改进型高频旋转电压注入法与传统算法对比,验证了其良好的角度观测性能,最后仿真验证了角度误差对弱磁控制的影响。最后,基于160kW直驱式永磁同步牵引电机对拖平台完成了全套无位置传感器控制方法的实验验证。实验结果证明了本文设计的全速域控制方法具有较高的角度观测精度、良好的动态性能与较强的鲁棒性,具有较高的实际工程应用价值。

关键词：永磁同步牵引电机无位置传感器控制高频旋转电压注入滑模观测器短路电流矢量法误差分析

永磁同步牵引电机高速惰行时反电势问题的研究

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永磁同步牵引电机高速惰行时反电势问题的研究

作者：崔玲北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,永磁同步电机以其高效率、高功率密度、大启动转矩以及宽调速范围等优势而在轨道交通中的应用越来越多。反电势是永磁同步电机的重要参数之一,其大小将影响到电机以致整个牵引传动系统的运行性能,必须要考虑不同应用场合下的电... 详细信息

近年来,永磁同步电机以其高效率、高功率密度、大启动转矩以及宽调速范围等优势而在轨道交通中的应用越来越多。反电势是永磁同步电机的重要参数之一,其大小将影响到电机以致整个牵引传动系统的运行性能,必须要考虑不同应用场合下的电机反电势该如何选择及反电势带来的问题和相应解决措施。本文首先详细分析了反电势对永磁同步电机各方面性能的影响,并针对高速列车和城市轨道交通列车两种应用类型,从理论上分析不同反电势大小的永磁同步牵引电机所适用的场合。编写了带有永磁电机模型的牵引计算仿真软件,根据两条实际线路上的计算数据,验证了理论分析的结果。由于高反电势的存在,基于永磁同步牵引电机的高速列车在高速惰行时与现有列车存在明显差别。本文研究了惰行时高反电势带来的非受控再生制动现象的产生机理,分析了电机电流、电压和电磁转矩以及非受控再生制动的影响因素。为了避免产生非受控再生制动,本文研究了两种惰行方案：其一为惰行时施加去磁电流进行弱磁控制;其二是在惰行时通过接触器将逆变器与电机断开。基于PSIM仿真软件,搭建了永磁同步电机牵引传动系统仿真模型,在此基础上对两种方法进行了仿真验证。在基于Myway电力电子数字控制器的实验平台上,对上述两种方案进行了实验验证。

关键词：永磁同步牵引电机反电势弱磁控制非受控再生制动接触器

永磁同步牵引电机转子磁极位置在线观测技术研究

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永磁同步牵引电机转子磁极位置在线观测技术研究

作者：孙晓钰大连交通大学

学位级别：硕士

永磁同步电动机因其优异的性能,逐渐被应用于轨道车辆电力牵引系统中。永磁同步电机常采用矢量控制技术,其前提是已知转子磁极位置,且列车在运行状态时需及时判断车轮是否发生空转和滑行,因此在全速范围内永磁同步牵引电机转子磁极位置... 详细信息

永磁同步电动机因其优异的性能,逐渐被应用于轨道车辆电力牵引系统中。永磁同步电机常采用矢量控制技术,其前提是已知转子磁极位置,且列车在运行状态时需及时判断车轮是否发生空转和滑行,因此在全速范围内永磁同步牵引电机转子磁极位置和转速的检测至关重要。磁极位置的检测可分为使用位置传感器与无位置传感器检测两类,轨道车辆电力牵引中多采用旋转变压器作为位置传感器,使用位置传感器的前提是已知电机零位与传感器零位的偏差角。新装车或维修后重新装车的电机,其零位偏差角未知,需解决零位偏差角的在线检测问题。为此本文对有位置传感器和无位置传感器时的磁极位置观测方法进行了研究,并对将方法应用于位置传感器故障诊断及状态自检的方法作了探讨。本文以轨道车辆电力牵引系统中带位置传感器的永磁同步电机为研究对象,研究了在电机已装车条件下,位置传感器零位偏差角的标定方法。在列车被标定之外的牵引电机拖动到一定速度运行状态过程中,采用反电势过零检测法,结合该方法的原理分析了如何在车上实现,并利用仿真试验,验证其可行性。在列车静止状态下,提出一种采用高频注入检测转子初始位置后与旋变数据对比得到偏差角的办法,将该算法写入列车TCU控制程序,在列车运行前即可完成偏差角的检测,对该方法进行了仿真验证,结果表明误差在允许范围内。研究采用无位置传感器算法观测磁极位置和转速,将其作为冗余系统加入到磁极位置故障诊断程序中,实时与位置传感器的结果比较,当位置传感器故障时,可将其观测结果投入到矢量控制中。提出采用滑膜观测器法在电机中高速时进行观测,设计滑膜观测器并对其进行改进,对传统型与改进型滑膜观测器进行仿真实验,验证了改进型的观测结果比传统型的更为精确。低速时,采用了高频信号注入法,并对旋转高频注入和脉振高频注入法的仿真结果对比分析。将采用加权算法融合后的复合观测器应用于城市轨道永磁牵引系统中,对轨道永磁牵引系统进行仿真实验,验证了复合观测器能够在全速范围内准确观测磁极位置和永磁牵引系统能够良好、稳定的工作。最后在d SPACE实时仿真平台上进行实验验证,实验结果证明了无论是采用位置传感器或采用无位置传感器控制算法均能实现永磁牵引电机磁极位置的在线观测,验证了系统的准确性与实时性。

关键词：永磁同步牵引电机磁极位置观测旋变零位偏差角无位置传感器控制算法

永磁同步牵引电机生产线数据获取与应用技术研究

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永磁同步牵引电机生产线数据获取与应用技术研究

作者：李锐武汉理工大学

学位级别：硕士

近年来,中国城市交通现代化水平迅速提高,在北京、上海等超大型城市的公共交通中,以地铁、城轨为代表的轨道交通占比已达40%以上,且呈逐年稳步提升的趋势。永磁同步牵引电机是轨道交通列车驱动系统的核心动力源,其生产线工艺流程复杂、... 详细信息

近年来,中国城市交通现代化水平迅速提高,在北京、上海等超大型城市的公共交通中,以地铁、城轨为代表的轨道交通占比已达40%以上,且呈逐年稳步提升的趋势。永磁同步牵引电机是轨道交通列车驱动系统的核心动力源,其生产线工艺流程复杂、设备众多且分散、控制要求高,生产数据的实时获取与分析应用是永磁同步牵引电机生产线管理的关键。因此,本文以某永磁同步牵引电机生产线为研究对象,采用数据集成、信息化管理等技术,提出一种数据获取与应用方案,并将其用于线体的现场管理中。论文的主要研究内容如下:(1)在分析永磁同步牵引电机生产线的基础上,针对生产线管理困难、数据利用率低的问题,明确生产线数据实时获取和应用的需求;根据生产线工况复杂、数据多源异构的特点,设计基于RFID(Redio Frequency Identification,射频识别)和OPC UA(OLE for Process Control Unified Architecture,对象链接与嵌入的过程控制统一架构)技术的永磁同步牵引电机生产线数据获取方案;根据质量管理与数据应用需求,设计生产线数据分析方案及应用系统开发架构。(2)分析永磁同步牵引电机生产线的数据特点与类型,采用RFID技术进行复杂工况下的无接触数据交互;利用Kep Server EX和Python进行OPC UA服务器与客户端的开发,实现数据的实时获取;设计PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)与系统交互流程,并分配数据接口,采用轮询与请求响应结合的通讯方式,实现PLC与系统的通信,测试验证方案的正确性。(3)基于产品物料关联模型,设计追溯算法,采用条码技术构建物料追溯体系,实现产品、物料、质量数据的追溯;采用工序能力指数和控制图相结合的方法,研究永磁同步牵引电机生产线工序能力和质量控制问题;采用Django和***前后端分离架构开发应用系统,对现场动、静态数据进行处理;基于Redis和Websocket协议构建应用层数据双向实时交互体系,引入Echarts可视化组件开发系统界面,实现系统功能;通过现场测试,验证设计方案的合理性和可靠性。经现场的运行使用,本文设计的数据获取与应用方案能够满足永磁同步牵引电机生产线数据获取与设备运行监控的需求,可为工序质量控制提供技术支持,促进生产线产品质量和管理水平的提升。

关键词：永磁同步牵引电机数据获取物料追溯质量控制

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永磁同步牵引电机电感参数辨识及控制

永磁同步牵引电机电感参数辨识及控制

作者：林子淳北京交通大学

学位级别：硕士

随着轨道交通的快速发展,如何更好的提高列车牵引性能引起了人们的广泛关注。永磁同步牵引电机因其效率高、体积小、重量轻等优点,应用于列车牵引传动系统时可以显著地提高列车的性能。内置式永磁同步牵引电机交直轴磁路的不对称以及电... 详细信息

随着轨道交通的快速发展,如何更好的提高列车牵引性能引起了人们的广泛关注。永磁同步牵引电机因其效率高、体积小、重量轻等优点,应用于列车牵引传动系统时可以显著地提高列车的性能。内置式永磁同步牵引电机交直轴磁路的不对称以及电机磁场交叉饱和导致了内置式永磁同步牵引电机电感参数随电机电流的变化而变化,其对电机的控制性能造成一定的影响。本文分析了内置式永磁同步牵引电机在电机运行过程中发生的磁场饱和现象,以及由此产生的电感变化机理。并使用有限元计算软件对某600kW内置式永磁同步牵引电机电感参数进行计算,得到其电感随电流变化的曲线。然后,本文研究了电感参数变化对于牵引传动系统控制的影响,对比分析了固定的交轴电感值和随交轴电流变化而变化的交轴电感值所对应的最大转矩电流比控制曲线。当交轴电感随交轴电流的不同而变化时,若在控制器中不进行相应的变化,则电机实际输出的转矩不能达到指令值,对牵引效果有着显著影响。本文使用Matlab软件搭建了内置式永磁同步牵引电机控制系统对以上问题进行仿真验证。同时,本文基于内置式永磁同步牵引电机的实际应用,利用带遗忘因子的递推最小二乘法对电机电感参数进行在线辨识。该方法利用当前时刻的采样值和上-时刻的结果得到当前时刻电感的估计值。避免了普通最小二乘法存储量大的问题。Matlab仿真结果表明,该方法可较为准确并快速地得到永磁电机交轴电感的估计值。本文基于Myway永磁同步电机控制实验平台进行了带有参数辨识的内置式永磁同步电机矢量控制实验。实验结果表明采用该方法后,内置式永磁同步电机对转矩指令值的响应有了明显的改善。

关键词：永磁同步牵引电机矢量控制在线辨识交轴电感最小二乘法

基于多模式SVPWM算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略

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电工技术学报 2012年第3期27卷 92-99页

作者：何亚屏文宇良许峻峰冯江华株洲南车时代电气技术中心株洲412001

弱磁控制技术可以降低逆变器的容量、拓宽调速范围,对提高轨道交通永磁同步牵引系统的性能有着重要而现实的意义。性能优异的调制方式更能保证弱磁系统输出良好的控制性能,而大功率传动系统开关器件的开关频率较低,使得传统的空间电压... 详细信息

弱磁控制技术可以降低逆变器的容量、拓宽调速范围,对提高轨道交通永磁同步牵引系统的性能有着重要而现实的意义。性能优异的调制方式更能保证弱磁系统输出良好的控制性能,而大功率传动系统开关器件的开关频率较低,使得传统的空间电压矢量异步调制方法已不能满足控制策略需要,本文在分析空间电压矢量多模式调制算法原理以及永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出了新型的基于多模式空间电压矢量调制算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略,保证永磁同步牵引电机弱磁控制系统能充分利用开关频率,且在异步调制和分段同步调制段都具有良好的输出特性,仿真和试验验证了本方案的可行性和有效性。

关键词：永磁同步牵引电机弱磁控制多模式空间电压矢量脉宽调制

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大功率永磁同步牵引电机绕组交流损耗分析

机车电传动 2022年第5期 116-122页

作者：李祥成王迎春倪伟吴楠中车永济电机有限公司陕西西安710016

在基波频率比较高的多极大功率永磁同步牵引电机中,电机内部磁场各次谐波的频率也相应提高,谐波磁场会在绕组中感应出涡流,产生高频涡流损耗,使得绕组中附加铜耗大幅增加,不应在设计过程中忽略不计。绕组交流损耗是直流损耗与涡流损耗... 详细信息

在基波频率比较高的多极大功率永磁同步牵引电机中,电机内部磁场各次谐波的频率也相应提高,谐波磁场会在绕组中感应出涡流,产生高频涡流损耗,使得绕组中附加铜耗大幅增加,不应在设计过程中忽略不计。绕组交流损耗是直流损耗与涡流损耗之和的总称。文章分析了高频大功率永磁同步牵引电机成型绕组中交流损耗的来源、计算方法和影响因素。结合一款8极675 kW高频永磁同步牵引电机建立有限元分析模型,分析定子槽口深度、绕组并绕根数、转子旋转磁场、输入电流时间谐波对绕组交流损耗的影响。计算结果表明,谐波磁场对绕组槽口附近导体电流密度分布影响最大;优化定子槽口深度和绕组并绕根数可以有效降低绕组的涡流损耗,使得绕组交流损耗最小,可以提高永磁同步牵引电机效率。

关键词：涡流损耗绕组交流损耗趋肤效应邻近效应有限元分析永磁同步牵引电机仿真