氢燃料电池有轨电车混合供电系统设计

本文结合实际分析了氢燃料电池有轨电车对供电系统的要求。根据有轨电车在不同工况下的功率需求,氢燃料电池的工作特性以及锂电池、超级电容器的储能特性,设计了一种由氢燃料电池、锂电池及超级电容器组成的混合供电系统。本文对该供电系统的具体电路进行了设计,以实际有轨电车功率需求为基础,确定了各供电单元的主要技术参数,同时设计了该混合供电系统中每个供电单元的具体运行模式、控制策略以及保护措施,满足了氢燃料电池有轨电车供电系统的技术要求。

大功率感应电机复矢量电流控制器设计

定子电流环控制在感应电机矢量控制中非常重要,直接影响系统的稳定性。为减少逆变器的损耗,大功率牵引系统往往运行在低开关频率下,其控制器带宽非常有限,且会产生较大的数字延时,使感应电机d轴、q轴的交叉耦合严重,导致系统动态过程中电流抖动较大,且动态响应速度严重降低,影响了电流环的控制性能。为此,文章在复矢量概念基础上建立感应电机数学模型,全面分析了交叉耦合效应的来源;同时分析了延时对异步电机数字矢量控制的影响,得到了克服延时的控制思路;最后,基于零极点对消原理,设计了一种考虑延时影响的复矢量控制器。在离散域内,该控制器消除了控制器传递函数中的耦合项,实现了d轴和q轴电流的有效解耦;同时,由于整个控制系统的传递函数是一个典型二阶系统,容易将其带宽调整至较高水平,故控制系统还具有较高的动态响应速度。仿真和实验结果表明,文章所提出的复矢量电流控制器相比于传统控制器方案,其交叉耦合误差在全速度范围内下降超过80个百分点,动态响应速度提升超过45%,且具有良好的控制性能。

动车组静调试验中直流母线电压振荡分析与抑制

为解决厂内静调试验中高速动车组牵引变流器模拟牵引工况下,其中间直流环节发生电压大幅振荡的问题,该文针对源侧整流器提出引入补偿环节的虚拟电阻控制方法。在单相PWM整流器dq坐标系数学模型的基础上,建立源侧整流器与二次谐振电路并联的等效输出阻抗模型以及牵引逆变单元和辅助变流器的等效输入阻抗模型,并基于上述模型,结合Bode图和Nyquist曲线分析直流环节电压出现振荡的主要原因,即二次谐振电路与恒功率负载间的交互作用会引发中间直流环节电压振荡。所提振荡抑制方法利用虚拟电阻等效增加了负载侧输入阻抗,使得系统开环增益满足禁区稳定判据,可提升系统的稳定裕度。最后,通过仿真和实验验证了该文分析的正确性和所提控制方法的有效性。

牵引变流器母线电压振荡抑制

地铁和轻轨列车的牵引系统在使用中经常存在母线电压振荡的问题,严重影响异步电机矢量控制的应用。目前己有的抑制方法主要以投入制动电阻为主,虽然该方法可以简单迅速地抑制母线振荡,但是频繁使用会降低制动电阻的使用寿命,增加列车的能耗。对此,首先构建了LC谐振滤波器及变流器的系统模型,然后使用Nyquist图分析了系统稳定性并阐述了母线电压振荡的原因,从变流器的阻抗特性入手,提出母线电压振荡补偿控制器,以母线电压振荡分量为输入量,经过超前网络补偿,修正给定的电流转矩分量,以达到提高系统阻抗的效果。经过仿真实验验证,表明该控制器可以有效地抑制母线电压振荡,提高系统稳定性。

基于矢量控制直流母线振荡抑制的研究

直流侧LC电路参数不匹配或者控制算法不当会引起异步电机牵引系统的母线电压、电流会产生振荡,降低系统稳定性。针对以上本文建立了牵引系统数学模型,并通过Matlab仿真软件建立了异步电机直流侧振荡抑制牵引系统的仿真模型,进行了仿真研究,提出了基于矢量控制算法振荡抑制控制策略,对直流侧母线电压、电流产生振荡进行有效地抑制,仿真结果验证了本文提出方法的合理性。最后通过地面联调试验验证了本文提出方法的可行性。

高速磁悬浮直线感应电机高精度推力控制

本文在分析了直线感应电机动态的纵向边端效应的基础上,建立了考虑边端效应对励磁电感以及涡流损耗影响的数学模型,进而提出了考虑推力补偿的指令值计算以及电流控制器设计,以增强推力精度以及系统的动态响应性能。此外,运用了混合 PWM调制方式,其中,提出了基于锁相环的同步调制方式,减少了高速时的低频谐波,降低了推力脉动。最后,在 FPGA芯片中,搭建了考虑边端效应的直线感应电机的数学模型,建立了用于硬件在环仿真的半实物仿真平台。对所提出的控制算法和调制算法进行了实时仿真验证,结果表明所提出的控制系统具有良好的控制性能和鲁棒性。

考虑加工误差的表贴式永磁伺服电机齿槽转矩分析与抑制

在永磁伺服电机中,齿槽转矩对加工误差非常敏感。为获取实际加工误差对齿槽转矩变化规律的影响,本文首先采用能量法建立考虑加工误差的齿槽转矩解析表达式,并分析了齿槽转矩对各种加工误差的敏感性。其次,基于蒙特卡罗方法,通过实测与供应商提供的数据估计各误差的概率分布,由概率分布产生随机样本,据此建立考虑加工误差的有限元模型,计算各模型的齿槽转矩,由此获得齿槽转矩及其频谱的分布规律。并且,论证了定子冲片循环旋转方法的最优旋转槽数,基本消除了定子侧误差产生的额外齿槽转矩。最后,从生产的一批电机中随机抽取样本进行齿槽转矩测试,验证了本文所用分析与抑制方法的可行性。

异步电机低速电制动控制

阐述了异步电机电制动的控制策略;分析实际应用中低速电制动转矩出现偏差的原因,并通过MATLAB绘制出当定向角度出现偏差时给定转矩与实际转矩在三维空间中的比例关系。为解决低速电制动时由于转子磁场定向偏差引起电机转矩不准的问题,采用基于无功功率模型的转子时间常数自适应控制进行校正。试验结果表明该控制策略可以实现校正转子磁场定向偏差的功能,具有良好的动态性能,可以满足地铁列车的性能要求。

基于地面再生制动能量吸收装置的地铁车辆过渡电阻设计

从基于地面再生能量吸收系统的地铁车辆实际运用需求出发,分析了车载过渡电阻的功能原理,结合某地铁车辆牵引及电制动特性曲线,以及基于单质点列车模型的全线路模拟运行仿真计算,完成了过渡电阻的电气参数计算,对过渡电阻使用策略及保护机制进行了分析,并通过了试验验证。

出口南非交流传动内燃机车变流器维护系统应用

分别从生产调试和运维两个角度介绍出口南非交流传动内燃机车变流器维护系统的功能设计及应用。变流器维护系统在实际应用中性能良好、运行可靠,可以满足生产调试和运维应用需求。