高速列車牽引傳動系統(tǒng)控制方法研究.pdf

1、高速動車組牽引傳動系統(tǒng)控制技術是現(xiàn)代高速鐵路的關鍵技術之一，結(jié)合當前先進控制理論、控制方法，深入研究現(xiàn)有牽引傳動系統(tǒng)的結(jié)構及控制策略是開發(fā)研究高性能、完全自主知識產(chǎn)權的高速動車組戰(zhàn)略的必經(jīng)之路，也是推動中國高速動車組走出去戰(zhàn)略的關鍵一步。
　　動車組交流傳動系統(tǒng)分為交-直部分和直-交部分，分別就其控制策略進行了研究和改進。動車組牽引傳動系統(tǒng)交-直部分，涉及網(wǎng)側(cè)單相三電平脈沖整流器的控制問題和三電平變流器中點電位控制算法。在負載或者

2、電網(wǎng)電壓突變的情況下，要求整流器能保持中間直流電壓恒定，針對該控制要求，首先，分析了單相三電平脈沖整流器的拓撲結(jié)構、數(shù)學模型和常用的電流、功率控制算法;然后，建立單相脈沖整流器瞬時功率數(shù)學模型，將MPDPC(Model Predictive Direct Power Control，模型預測直接功率控制)算法引入，考慮到單步預測控制存在控制延遲問題，在OMPDPC(One-step Model PredictiveDirect Powe

3、r Control，單步模型預測直接功率控制)的基礎上，進行了兩步預測，采用了TMPDPC(Two-step Model Predictive Direct Power Control，兩步模型預測直接功率控制)算法。最后，分別對傳統(tǒng)DPC(Direct Power Control，直接功率控制)算法、OMPDPC算法和TMPDPC算法進行了建模仿真，仿真結(jié)果證明了TMPDPC算法的有效性。同DPC算法和OMPDPC算法相比，采用該算法

4、降低了系統(tǒng)功率波動，控制精度更高，控制系統(tǒng)具有良好的動、靜態(tài)性能。
　　對于三電平拓撲結(jié)構變流器直流側(cè)兩電容分壓不均問題，分析了兩支撐電容電壓偏移的原因，研究了上下載波幅值變化對中點電位的影響，引入了基于載波幅移的中點電位控制方法，即通過調(diào)節(jié)上下載波的幅值平衡中點電壓。同傳統(tǒng)脈沖轉(zhuǎn)換控制方法相比，載波幅移的控制方法不用頻繁切換開關狀態(tài)，不增加系統(tǒng)開關頻率，算法簡單易實現(xiàn)。
　　動車組牽引傳動系統(tǒng)直-交部分，牽引逆變器和電動機

5、的控制采用了轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制算法，并對高速動車組的牽引、制動特性，恒速控制器設計原理進行了分析。變流器SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空間矢量調(diào)制)方法控制效果良好，但是考慮到該方法計算和控制實現(xiàn)過程復雜，分析了SVPWM和SPWM(Sine PulseWidth Modulation，正弦脈寬調(diào)制)的內(nèi)在聯(lián)系和等效性，并計算得到了SVPWM的等效SPWM調(diào)制波，通過等效SPWM實