基于同步采样SDFT的高性能单相锁相环方法研究

在电力机车及动车组的牵引传动控制系统中,网侧变流器通过锁相环获取相位信息并进行精确控制。牵引供电网电压的幅值及频率存在波动,而且网压经常出现严重畸变及含有大量谐波,复杂的电网环境对锁相环性能提出了很高的要求。文章结合同步采样,提出一种基于SDFT的高性能锁相环方法,并通过数字仿真及半实物仿真对所述方法的性能进行了验证。仿真结果表明,与其他几种主流的锁相环对比,该方法稳态锁相精度高,动态响应速度快,并有较强的谐波抑制能力与抗偏置能力,适宜在轨道交通领域应用。

基于光伏逆变器的飞跨Boost电路参数设计方法研究

针对1500 V电压等级的组串光伏逆变器升压环节,文章开展基于飞跨Boost电路的最优参数计算研究。基于主流光伏电池板的规格要求,确定所设计飞跨Boost电路的输入输出参数。根据飞跨Boost工作原理,首先开展功率半导体模块的选型与校核计算;然后在电路工作极限点分别计算最小输入滤波电感、输入滤波电容和飞跨电容等参数,并提出动态控制策略;最后通过仿真表明基于飞跨Boost主电路参数设计方法的有效性和准确性,为1500 V电压等级的组串式逆变器提供了一种升压电路的设计方法。

准比例谐振控制算法在三相逆变电源中的应用研究

非线性负载会在三相车载逆变电源系统中引入谐波,损伤用电设备。为了降低逆变电源输出电压谐波含量,文章研究了基于准比例谐振控制算法的谐波抑制方法 ,主要抑制电源输出的5次和7次谐波。通过仿真模型和实物试验,测试了传统瞬时控制方法和准比例谐振控制方法的差别。结果表明,准比例谐振控制方法既能消除输出电压中的特定次谐波,又可满足系统动态响应性能和稳态精度要求,具有良好的谐波抑制效果。

一种用于冶金轧钢传动系统的转矩补偿方法

针对冶金轧钢传动系统提出一种基于实际转速的转矩补偿策略,弥补了传统速度闭环控制响应慢的缺陷,提高了传动系统的动态速降性能。仿真和现场应用结果验证了该控制策略的有效性。

磁浮列车速度计算中三轴加速度计标定方法应用研究

针对在基于MEMS加速度计的磁浮列车速度计算方案中加速度计的误差导致车辆速度计算不准确问题,提出了一种新型的误差标定方法。首先,从安装误差和固有误差2个方面建立了加速度计的误差模型;其次,针对安装误差模型提出了基于自适应阻尼最小二乘的安装误差在线求解方法;最后,在某国产中低速磁浮列车上进行了现场试验。试验结果表明,文章提出的方法可以有效地对加速度计的误差进行标定,可以满足磁浮列车速度计算需求。

异步电机无速度传感器控制在地铁车辆上的应用

在介绍异步电机速度辨识原理的基础上,分析了辨识算法的稳定性、模型电压误差和模型定子电阻值偏差,以及在极低速工况下对速度辨识在地铁牵引应用中的影响;采用定子电阻在线修正和基于逆变器模型的电压误差在线补偿,减小了转速辨识误差,提高了极低速工况下的转速辨识精度,仿真和试验验证了方案能满足地铁车辆运行需求。

高速动车组无拍频控制方法研究

在高速动车组牵引传动系统中,由于单相供电制式的应用,会在单相脉冲整流器的直流输出环路上叠加一个2倍于电网频率的交流脉动电压分量。该脉动电压分量会使牵引电机产生拍频现象,从而导致牵引电机电流三相不平衡、转矩脉动增大等问题。针对这一现象,提出了一种基于频域分析的无拍频控制算法。该算法是在对拍频形成原理及输出电压谐波的理论分析基础上,通过在牵引逆变器输出频率上叠加一个映射直流电压脉动分量函数进行频率补偿,以消除低频谐波分量。结合矢量控制系统,完成了算法的仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该无拍频算法可有效抑制牵引电机拍频现象。

温州市域动车组牵引系统接地故障诊断与保护应用研究

根据温州市域动车组牵引系统的特点,提出了一种电动车组牵引系统接地故障诊断与保护的控制方法。试验结果表明,该方法能准确诊断牵引系统发生接地的区域,根据接地区域的不同,执行不同的保护策略,可在保证牵引系统安全的同时,提升列车的可用性。

异步电机基于SVPWM死区补偿控制方法研究

为了消除异步电机矢量控制系统中空间矢量脉宽调制逆变器输出死区效应的影响,减少转矩脉动,改善系统的低速性能,本文通过分析空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器死区效应产生的原因及影响,提出了一种新的基于电流反馈的补偿方法。与传统方法相比,该方法通过对电流进行坐标变换滤波避免了传统方法电流检测中出现多个零点现象和相位滞后问题,改善了输出电流正弦度,减少了转矩脉动。通过Matlab仿真实验证明了该方法的有效性,具有一定的工程应用价值。

基于DAB电路的动车组双向充电机控制策略研究

为了简化传统充电机拓扑结构,并减小设备体积和重量,提高安全性,文章将双有源全桥变流器(Dual Active Bridge-Isolated Bidirectional DC/DC Converter,DAB)应用于动车充电机。针对DAB电路采用传统的单移相控制,存在功率回流以及电压不匹配时电流应力过大的问题,将双重移相控制策略引入DAB电路的控制中,通过在高压侧桥臂间增加最优内移相比,可以在实现输出电压闭环控制的同时,使DAB的回流功率达到最小,降低开关管电流应力。本文给出详细的优化算法和控制系统设计方案,采用MATLAB/Simulink仿真和试验相结合,验证了所提最优双重移相控制的正确性和可行性。

地铁列车电机最大转矩电流比控制

针对地铁列车牵引系统中的交流牵引电机最小能耗问题,提出了一种最大转矩电流比控制目标下的励磁电流给定策略,该策略可使电机高效平稳运行于恒转矩区、恒功率区和恒电压区。根据牵引电机在不同转速下的牵引特性曲线,充分考虑电机本体的最大电压、最大电流的限制和磁场电流对互感的影响,设计出优化的励磁电流给定,使得输出最小的电机电流获得同样的转矩性能。仿真和试验结果证明电机在全速范围内可稳定运行,并且电机在各速度点给定转矩的情况下,输出电流比设计值小。

异步牵引电机定子磁链轨迹跟踪控制技术研究

为解决大功率交流传动系统中因功率器件的低开关频率所导致的PWM波形谐波大的问题,提出了一种基于新型优化同步调制的定子磁链轨迹跟踪控制算法,离线状态下以电机电流谐波总和最小为优化目标求得逆变器在各种分频数下的优化开关角,从而得到定子磁链的运行轨迹;系统正常工作过程中实时计算出定子磁链轨迹的各个特征门槛值,根据观测到的电机定子磁链值与各个特征门槛值进行闭环控制,实现基于定子磁链轨迹跟踪控制的同步调制算法。仿真及试验验证了所提算法的正确性和可行性。

一种面向中低速磁浮列车的新型速度测量系统及其算法

针对磁浮列车计数轨枕法测速存在的低速测不准和高速脉冲漏检等不足,提出了一种基于加速度补偿的速度测量系统和方法,其利用改进的粒子群算法对模糊系统参数进行最优化搜索,并将模糊系统用于卡尔曼滤波器中测量噪声参数的自适应调节,通过构建模糊规则自适应调整测量噪声矩阵中加速度和速度测量噪声,实现对列车速度的最优估计。在某国产中低速磁浮列车上进行了该系统的试验,通过与高精度雷达测得的车辆实际速度对比,证明了本文算法的有效性和可靠性。

石油钻机驱动变频器控制系统研究

从石油钻机传动系统负载特性出发,提出了ARM+DSP+FPGA为主要控制系统的系统架构,对变频器主电路结构、异步电机矢量控制原理、间接矢量定向控制架构、主/从控制方案进行了分析说明。经过石油现场应用,证明了该控制系统具有良好的动态响应性能和控制性能。

250km/h标准动车组平台牵引电机电磁噪声优化控制

250 km/h标准动车组平台是用于满足不同速度等级的全面自主化高速动车组平台,但受最高开关频率的限制,其输出具有高频率、低载波比的特点,使得逆变输出含有丰富的谐波成分,由谐波引起的电机振动和电磁噪声问题尤为凸出。为此,文章提出了一种牵引电机电磁噪声优化控制策略,通过磁链轨迹跟踪控制技术和开关频率分布优化来降低电机电流谐波含量和优化谐波分布,从而获得逆变器一电机的最优匹配工作点,达到降低电机噪声的目的。试验结果验证了该电磁噪声优化控制策略可以有效抑制因谐波与气隙磁场相互作用产生径向电磁力所引起的电磁噪声。

一种简单的三电平变流器SVPWM过调制策略

针对三电平电压型变流器在过调制区间工作时采用常规的过调制策略会导致较大的中点电压波动问题,文章提出了一种空间矢量PWM(SVPWM)过调制策略,其能实现输出电压和参考电压的伏秒平衡,同时能减少中点电位的波动,且易于实现。这种控制策略已成功运用于采用国产IGCT的二极管箝位三电平大功率变流器电机驱动系统中,仿真和试验结果验证了该控制策略的有效性。

基于负载转矩观测器的高动态性能电机控制系统

针对负载扰动对系统控制性能的影响,文章研究分析了3种形式的负载观测器,并以矢量控制为例,采用基于速度传感器的负载观测器观测的负载转矩作为前馈补偿的控制,减少了负载转矩扰动的影响,提高了系统的控制性能,同时通过仿真和实验验证了负载观测器以及前馈控制策略的有效性。

基于电磁力反馈的磁浮列车悬浮控制方法

电磁吸力型(EMS)磁浮列车的悬浮控制一般采用"间隙外环-电流内环"的双环控制结构,但该方法本质上是基于平衡点附近的线性化模型,存在控制器参数稳定范围较窄、参数调节困难且容易引起系统振动等不足。文章在分析单点悬浮模型的基础上,提出了一种基于电磁力反馈的悬浮控制方法。实验结果表明,该方法易于参数调节,在阶跃起浮时实现了准临界阻尼,且在受到干扰后恢复过程中超调不超过0.2 mm,控制效果优,具有工程化应用价值。

一种电力机车快速辨识交、直流供电制式的方法

在交、直流供电制式并存的铁路供电系统中,电力机车需要跟随线路供电制式的变化快速切换牵引系统工作模式,目前常用的供电制式辨识方法主要有人工辨识和网压检测装置辨识两种。文章以AC 25 kV和DC 3 kV两种供电制式为例,针对人工辨识易失误、耗时长的缺点以及网压检测装置辨识存在的通信中断、成本较高的问题,提出一种电力机车快速辨识交、直流供电制式的控制方法,其利用交流网压互感器和电压传感器构建一个双传感器网压信号的采集拓扑结构,并根据交、直流供电制式信号特征的不同通过算法快速辨识出当前的供电制式。试验结果显示,采用该方法的电力机车能在100 ms内准确辨识出线路供电制式并完成牵引系统工作模式切换,相比传统辨识方法,该方法具有更经济、更安全的优势。

基于扩展Kalman滤波的Buck变换器电流前馈控制

为提高Buck变换器对负载突变的响应速度,提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的电感电流前馈控制方案。其在Buck变换器状态方程上建立了基于EKF的电感电流预测器,将预测的电感电流对给定电流进行补偿,以改善负载电流变化对输出电压的影响。仿真结果表明:在以50%负载进行突投或突切时,该方法能抑制负载扰动,使输出电压(DC 600 V)的波动控制在±20 V以内。