和谐型机车牵引电机C6修技术研究

和谐型机车陆续进入C6修阶段,通过对HX_D3/3C型机车牵引电机检修和运用数据分析,提出关键部件检修方案的建议;对机座螺孔修复、热套配件拆解、轴承游隙测量等检修工艺研究并制定提升方案。为提升和谐型机车牵引电机C6修的检修技术和工艺水平、提高检修效率、降低检修成本奠定了基础。

永磁同步电机控制技术在城轨牵引系统中的应用

为实现永磁同步电机全速度范围内的稳定运行,在额定速度以下采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略,额定速度以上采用单电流调节器的弱磁控制策略。该控制方法实现了高精度转矩控制,扩宽了转速运行范围,直流母线电压利用率高。搭建了基于永磁同步电机的地铁试验平台,试验结果验证了本文所采用方法的有效性。

半实物仿真技术在轨道交通用IGBT寿命预测中的应用

IGBT是列车牵引变流器的核心部件,其寿命预测技术是整车故障预测与健康管理的重要依据。采用半实物仿真方式对CRH5型动车组IGBT电流、电压等参数进行提取,基于这些参数进行与寿命相关的仿真和计算。计算表明:逆变器侧IGBT模块寿命小于脉冲整流器侧IGBT;IGBT的主端子、芯片和DBC焊层会提前出现失效征兆现象。该方法为准确评估轨道交通用IGBT模块寿命预测提供参考。

储能式有轨电车的永磁同步电机控制策略优化

提出一套有轨电车的永磁同步电机优化控制策略。在d-q轴电流平面内分析永磁同步电机不同限制曲线之间的关系和电流轨迹变化的情况;以转矩为控制目标,在以MTPA曲线、电流极限圆和电压极限椭圆为边界的区域内根据永磁同步电机转矩特性曲线规划电流轨迹;采用MTPA控制和优化弱磁控制相结合的算法进行控制实现;以青岛超级电容储能式胶轮有轨电车为实验平台对该方法进行了现场试验及长时运行考核,永磁同步电机实际输出转矩能准确地跟踪给定转矩,且MTPA控制和优化弱磁控制能平稳运行及切换,证明了所提方法的有效性和实用性。

基于机车变流器的网压中断检测控制方法研究

列车正常运行过程中,不可避免会出现受电弓与接触网脱离接触的情况,就会造成供电电压中断,影响列车安全稳定运行。针对这一实际工程问题,提出一种依据采样计算网压基波电压的幅值、锁相环(PLL)相位差值及电流计算的综合检测及控制方法。该方法已经在1.8 MW高功率因数整流器上得到实现,并通过半实物仿真测试和地面联调试验验证了该方法的正确性与可行性.降低了因铁路恶劣供电条件造成的安全隐患。

高速货运动车组牵引电机设计探讨

中国高速铁路网,已经形成规模,高速货运物流以其低成本,高效、节能等方面优势,必将推动中国高速物流的发展,然而我国目前没有高速货运动车组,研制高速货运动车组,势在必行。2017年中国科技部立项,研制高速货运动车组,在我国“复兴号”动车组CR400AF和CR400BF两个平台基础上进行研制,本文对高速货运动车组异步牵引电机结构特点及设计研发思路进行介绍,通过对对牵引电机结构及方案的优化,实现二个平台产品,用同一套控制系统的控制,最终满足动车组互联互通的要求。

永磁同步电机离线参数辨识方法研究

通过采用直流伏安法辨识电机定子电阻参数,采用高频注入法和脉冲电压法辨识电机定子电感参数,并对电感参数的2种辨识方法进行了分析和比较,分析永磁同步电机的数学模型,推导出了离线辨识永磁体磁链方法。仿真和试验结果验证了离线辨识定子电阻、定子电感和永磁体磁链方法的有效性。

大功率永磁同步电机低开关频率调制策略研究

永磁同步电机(PMSM)以其高效节能的优点近年来在轨道交通领域得到了广泛的应用,针对轨道交通牵引传动系统中牵引电机功率大、功率模块开关频率低的特点,结合PMSM的数学模型,对低开关频率下的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)策略和中间60°调制策略进行了理论分析,对PMSM在这两种调制策略下的电流谐波特性和转矩谐波特性进行了比较,分析了两种调制策略的优缺点和适用范围。最终通过实验验证了理论分析的正确性。

CRH5型动车组用IGBT器件寿命评估

半实物仿真计算结果表明,CRH5型动车组四象限整流侧IGBT器件寿命长于逆变侧,机车频繁进站会降低IGBT器件寿命。典型线路计算时,最小寿命约为780万km。与寿命相关的测试表明,与全新同型号IGBT器件相比,运行480万km的IGBT器件芯片及DBC焊层超声波扫描未出现分层现象。饱和压降及键合点推力测试表明,键合线根部已经出现裂纹,导致饱和压降平均值比全新增加0.196%,IGBT芯片键合线推力均值由全新的2800 g降低到2400 g,FRD芯片键合线推力均值由全新的2800 g降低到2600 g及2300 g,退化后的测试电学参数均在额定值以内,未达到寿命失效标准。这些研究结果对寿命预测结果进行了初步的验证。

基于干扰观测器的感应电机内模控制方法研究

内模控制(IMC)因其结构简单、易于实现已得到广泛应用,但传统IMC不能有效消除电机运行过程中存在的参数摄动、负载扰动及一些不确定干扰,从而影响了其在高性能变频调速系统中的应用。为提高系统的抗扰动性能,提出一种基于干扰观测器(DOB)的感应电机IMC-DOB方法,基于感应电机的数学模型设计了DOB,并对DOB的结构进行了理论分析。实验结果表明,DOB可实时估计出系统的扰动值,所提方法在系统发生参数摄动和负载突变时,能在保持传统IMC快速响应动态性能的同时,并对干扰具有较好的鲁棒性。

基于误差补偿的二自由度PI控制的永磁同步电机控制策略

提出了一种基于误差补偿的二自由度PI控制方法。利用转速误差量对系统的状态进行判断,通过补偿环节对系统的PI控制器的输出进行补偿,实现了对系统性能的实时控制。与传统PI控制进行了比较,解决了传统PI控制器在满足系统抗扰性能和跟踪性能要求方面存在的缺陷。仿真和试验结果验证了提出的控制方法的正确性和有效性。

基于碳化硅器件的充电机偏磁抑制自动控制装置的研究

在轨道交通行业,碳化硅器件凭借其开关速度快、可实现高频化、低能耗等方面的优势,迅速得到了较为广泛的关注与应用。伴随着变换器的功率密度提高,与变换器配合的变压器更容易发生偏磁问题。该文对全碳化硅充电机进行主电路参数设计,并设计出具有变压器偏磁抑制功能的自动控制装置。通过试验,验证了该变压器偏磁抑制自动控制装置的有效性。

电力机车直驱永磁牵引控制系统研制

详细介绍了基于160km·h^-1客运电力机车的直驱永磁电传动系统设计方案,该系统包含2台AC/DC/AC变流器和6台直驱永磁牵引电机,实现对六轴客运电力机车牵引、制动及逻辑保护控制。在此基础上,针对大功率直驱永磁控制系统的效率、谐波、反电势、失磁等一些关键技术问题进行了深入研究,并进行了试验验证。试验结果表明该系统可靠、节能、高效,达到了设计要求。

交直交传动方式下的车网低频振荡研究

如果牵引网电压持续低频率大幅度振荡,会影响机车或动车牵引系统网压的保护,导致变流器牵引封锁,影响列车正常运行。针对近年来我国多地发生牵引网电压的低频振荡现象,通过阻抗比判据和Bode图分析车网振荡主要影响因素,再根据计算机仿真验证车网振荡的影响因素,在不增加任何硬件电路的前提下,提出通过优化控制参数来抑制车网低频振荡的方法。通过半实物仿真研究,验证了该方法的可行性。

HX_D2B电力机车变流器C6修程关键器件寿命研究

电力机车变流器产品在C6修程中,为达到科学检修,优化全寿命周期运行成本,更好地保证变流装置运行的可靠性,需要对变流器零部件的疲劳寿命及可靠性进行准确的预测。主要从失效机理和故障统计等方面入手对机车变流产品关键零部件进行寿命预测研究,实现对关键零部件的可靠性寿命预测,为机车变流器产品C6修程提供理论依据。

大功率电力机车辅助变流器调制切换策略研究

在大功率电力机车辅助变流器的应用中,由于受到输出电压总谐波畸变率(THD)总量要求及开关频率的制约,在额定输出时常采用特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方式;对电力机车大功率辅助变流器常用的SHEPWM进行了详细分析,并针对双极性电压型逆变器建立数学模型;介绍了常用的特定消谐方程组开关角解法及开关角的高阶多项式拟合方法;同时详细介绍了一种电力机车大功率辅助变流器的调制波切换策略,通过实验验证了所述切换策略的正确性及可行性。

不同永磁电机对轨道交通直驱永磁牵引控制系统的影响

为深入研究不同永磁体对大功率直驱永磁牵引控制系统控制特性的影响,设计了钐钴和钕铁硼两种永磁电机。讨论了这两种永磁电机的特性及基本控制策略,在此基础上对两种永磁电机进行了分析,通过联调试验验证了该系统的稳定性和可靠性。

基于机车四象限变流器的直流偏置抑制方法研究

介绍了机车四象限变流器的工作原理、控制方法和交流侧电流存在直流偏置的原因,讨论了2种常用的抑制直流偏置的方法。通过理论分析,给出了一种通过根轨迹法对控制器进行设计优化,实现对电流直流偏置抑制的控制算法。经过Matlab/Simulink软件的仿真分析和半实物仿真平台测试,表明该控制算法具有良好的抑制效果,满足设计需求。

基于模型设计的列车网络控制逻辑开发研究

现代轨道交通列车控制系统的结构日益复杂,针对目前列车网络控制逻辑开发中存在复杂度和开发难度大的问题,详细研究了基于模型设计高效率开发列车控制单元逻辑软件的方法。通过创建技术需求规范、生成定点模型、自动生成产品级软件代码和持续不断的测试及验证,实现了机车辅助变流器负载控制逻辑的开发。离线仿真试验和地面联调试验结果表明本方法可实现机车辅助变流器负载分配规则和逻辑需求,证明了基于模型设计方法在整车控制单元软件开发工程应用中的有效性和可行性,为轨道交通列车其他控制单元的软件高效率开发提供参考。

同步发电机在变频启动柴油机中的应用研究

现有的内燃机车柴油机启动方式存在设备空间占用率高、传递效率不高、故障率高等特点,在内燃机车升级换代的技术背景下,提出利用同步发电机与柴油机同轴且可以运行在电动机工况这一特点来启动柴油机,并对其电动机工况下的转速特性进行研究。通过对变频启动柴油机的工作原理及启动工况的边界条件进行分析,推导出发电机启动工况的状态方程组。为了缩短求解时间,提高求解精度,引入龙格库塔法求解上述方程组。通过编写仿真分析软件对发电机启动工况进行仿真分析,分析结果表明,同步电机启动时的机械转矩大于柴油机最大阻力转矩12000N·m,可在12s的时间内达到210r/min,满足启动工况的需求;该分析过程也可以用来校核柴油发电机组的控制策略和启动能力。