基于DTC-SVM的地铁并联牵引电机控制策略研究

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在地铁同一转向架下单逆变器控制两并联异步电机的结构中,轮径差或电机参数不同等因素会导致电机间转矩差和转矩脉动较大.针对这一问题,建立了地铁同一转向架下双异步电机并联时速度耦合的负载模型,采用基于空间矢量调制(SVM)的直接转矩控制(DTC)策略,引入实时计算的加权系数,使DTC权重偏向于转矩较小的电机.该控制方案具有转矩波动更小、逆变器开关频率恒定和电机间的转矩差较小的特点.仿真结果表明,相对于平均DTC,所提出的加权DTC方法有效减小了电机转矩差和降低了转矩脉动.
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受到带通滤波器的影响,永磁同步电机(PMSM)脉振注入法中转子位置估算精度较低.为此,提出了一种基于变论域模糊PI的PMSM无传感控制法.利用变论域模糊的方法对转速环上固定的PI参数进行动态调节,达到减少系统延时、提高转子位置估算精度的目的 .仿真的结果表明,变论域模糊PI能够用于转子位置估算,并且比传统PI无传感控制法减少了0.331°平均误差.
高频信号注入法解决了永磁电机无速度传感控制在零速和低速运行时的许多难题,但是动态性能较慢也是一大不足.针对高频注入永磁同步电机(PMSM)无速度传感器控制动态响应问题,提出了一种基于变结构滑模控制改进的锁相环(PLL)结构.该结构在传统的PLL基础上,通过对高频信号调解后的PLL输入信号进行滑模控制从而提升PLL的动态性能.该方法比传统的PLL结构增强了系统的动态响应能力,且不需要电机参数,由于变结构滑模函数的引入,也增强了系统的鲁棒性能.仿真和试验结果证明,该方法缩短了电机动态响应时间,减小了动态响应过
定子磁链大多采用反电动势积分而得,反电动势的初值和偏置会导致积分结果存在严重偏差.通过分析三相感应电机定子电压、反电动势、定子磁链的幅值和相位关系,提出了一种新的定子磁链计算方法,该方法原理简单,易于实现,计算量小.通过仿真验证了该方法的可行性与有效性.
永磁同步电机性能优良,但无法调节永磁体励磁,导致调速范围小.利用磁桥增大d轴电感以及利用W型永磁体减小q轴电感,提出一种新型的反凸极永磁同步电机(NSPMSM)转子结构.通过理论分析NSPMSM的转矩和弱磁调速的特点,利用有限元方法验证该电机具有反凸极性.研究转子结构参数对NSPMSM电磁转矩和调速性能的影响.有限元弱磁仿真分析结果与理论分析结果相符合,验证了其提高弱磁调速范围的有效性.
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