浅谈高速动车组电力牵引传动控制系统

牵引电传动系统是高速动车组的动力保证。本文简要介绍了高速动车组电力牵引传动控制系统的基本结构和工作原理,对牵引传动系统中所用到的几种控制方式进行了概述,其中包括电力牵引传动控制策略、电机牵引控制技术、牵引变流器的控制方法,最后介绍了高速受流技术。     

基于HIL仿真试验平台的动车组电机缺相故障研究

牵引控制系统中异步电机定子绕组发生故障,导致定子绕组不对称连接,严重影响动车组(EMU)牵引控制系统的安全稳定运行。针对牵引控制系统中异步电机定子一相绕组缺相故障,考虑端电压约束条件,推导电机一相缺相的数学模型,并基于硬件在环(HIL)仿真试验平台对数学模型进行验证。详细阐述了HIL测试平台的系统框架,设计实现方法,软硬件连接配置。将Xilinx软件下搭建的电机缺相数学模型下载至dSPACE仿真机上运行,与牵引控制单元（TCU）连接,进行HIL仿真,通过检测算法对电机缺相故障作出判断与处理。结果表明该仿真测试平台的有效性,可提供接近真实的测试环境,为牵引控制系统电机缺相故障诊断与算法功能开发提供了理论基础和设计依据。     

复兴号FXD1动力集中动车组用异步牵引电机设计

介绍了复兴号FXD1动力集中动车组用异步牵引电机的设计情况。主要从整车总体技术要求、电机结构设计、电磁方案设计、电机特性、关键技术、电机试验等方面进行了阐述。根据异步牵引电机的技术特点,通过对电磁设计、结构设计及冷却设计等关键技术研究,设计了1台异步牵引电机,并进行了试验。试验结果表明该异步牵引电机满足整车技术指标要求,验证了设计方案的可行性。     

基于Matlab的高速动车组牵引电机控制仿真研究

高速动车组牵引电机控制是确保动车组平稳运行的关键,研究了模糊PID控制技术在其中的应用。分析了高速动车组的牵引原理和高速动车组牵引电机的基本原理。设计了高速动车组牵引电机模糊PID控制器。最后,利用Matlab软件编制程序进行高速动车组牵引电机的控制仿真研究,结果表明模糊PID控制系统能够有利于高速动车组的平稳运行,具有较为广阔的发展前景。     

基于神经网络DTC的电力牵引控制系统的研究

在电力牵引控制系统中,低速区Rs的变化带来一系列问题,特别是定子电流和磁链的畸变,会引起转速脉振.从交流传动电力机车运行特性要求出发,对异步牵引电机控制方案进行了探讨和优化设计,采用神经网络直接转矩控制(DTC)的控制策略控制电力牵引机车,对启动及负载突变时电机的性能进行分析,验证了此方法可以有效改善异步电动机的动态性...     

基于Ansys的异步牵引电机电磁场分析

随着我国高速铁路的快速发展,对异步牵引电机的运行性能提出了越来越高的要求,为进一步优化异步牵引电机的性能,就需要准确计算异步牵引电机内电磁场的分布和特性.应用场路耦合法,在忽略定转子端部对电磁场分布影响的前提下,建立了异步牵引电机电磁场分析的场路耦合模型.基于所建模型,利用Ansys软件对一台三相4极异步牵引电机进行二维电磁场仿真计算,得到电机在不同运行状态的磁力线分布和定子电流.仿真结果与电机的设计数据有很好的一致性,证明所建场路耦合模型的正确性,为异步牵引电机的优化设计提供了理论性指导.     

异步电机牵引特性的仿真研究

按照异步牵引电机特性,建立起直接转矩控制系统的仿真模型.在启动时,逆变器按脉宽调制方式进行控制,当电机输出功率达到额定值时,进入方波控制区;为有效地抑制系统在启动初始过程中产生很大电流冲击,采用启动限流措施,防止定子磁链发生畸变和开关器件损坏.仿真模拟了异步牵引电机在运行过程中牵引和制动工况,Matlab/Simulink仿真结果表明系统具有良好的稳态性能和动态性能,满足机车运行的要求.仿真结果验证了控制方法的有效性和正确性.     

基于场路耦合法的异步牵引电机电磁场分析

随着我国高速铁路的快速发展,对异步牵引电机的运行性能提出了越来越高的要求.为进一步优化异步牵引电机的性能,需要准确计算电机电磁场的分布和特性.采用场路耦合法,在忽略定转子端部对电磁场分布影响的前提下,建立了异步牵引电机电磁场分析的场路耦合模型.基于所建模型,利用Ansys软件对一台3相4极异步牵引电机进行二维电磁场仿真计算,得到电机在不同运行状态的磁力线分布和定子电流.仿真结果与电机的设计数据有很好的一致性,证明所建场路耦合模型的正确性,为异步牵引电机的优化设计提供了理论指导.     

高速列车牵引传动控制系统仿真实现

以CRH2型动车组为研究对象,介绍了牵引传动控制系统的结构组成、工作原理及控制策略。根据CRH2型动车组的实际参数,基于Matlab构建了牵引传动控制系统的模型并对其进行了仿真实验。仿真结果表明,所建立的CRH2型动车组牵引传动控制系统能够很好地模拟实际列车运行情况,这验证了所搭建模型的正确性,达到了预期的目标。     

基于有限元分析的动车组牵引电机转子断条故障特性分析

以CRH2型动车组的牵引电机为例,定义了电机转子非对称运行时的电磁场计算模型。基于数值分析的基本原理,利用有限元分析软件Jmag,对牵引电机故障前后的磁场、导条电流进行了计算,并分析了转子断条对电机磁场、气隙磁密、导条电流的影响。同时根据动车组的运行特点,对故障电机在牵引特性曲线上不同工作点下的运行状态进行了仿真,分析了断条故障特征分量随着电机工作点的变化情况,为后续动车组牵引电机断条故障检测技术的研究奠定了基础。     

A probabilistic approach to stability and stabilization of networked control systems

In this paper, a probabilistic approach is proposed to study the modeling, stability, and stabilization problems for networked control systems (NCSs) with simultaneous random network communication delay and data dropout. Different from existing modeling approaches, the proposed NCSs model naturally captures the stochastic characteristics of the considered NCSs by taking into account the effects of the random network communication delay and data dropout. Based on the developed NCSs model, necessary and sufficient conditions of stability analysis, state, and output feedback stabilization problems are tackled. Moreover, necessary and sufficient stability and stabilization conditions are also presented for the case when the occurrence probabilities of delay and data dropout are partially known. Finally, three numerical examples are provided to demonstrate the effectiveness and the reduced conservatism of the proposed method. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于功率动态分配的自动驾驶机车牵引电机节能控制

为了降低大功率机车牵引电机运行能耗,提出了一种基于牵引功率动态分配的机车牵引电机节能控制方法。首先,结合现场运行数据,建立牵引电机效率与其发挥牵引力及运行速度间的数学模型。然后,利用机车自动驾驶系统规划的区间速度及牵引力运行曲线,基于所建立的数学模型对不同牵引力分配策略下综合牵引电机能耗指标等进行计算,并选择最小化目标函数值的牵引力功率分配方案,控制机车各轴牵引力输出。最后,基于HX D 1型自动驾驶机车现场某条线路各区间运行数据,对所提方法进行仿真分析,验证了该方法的有效性。     

Stabilization analysis and implementation for MIMO NCS with time‐varying delays

This paper is concerned with the design of output feedback controllers for a class of maximum input maximum output networked control systems (NCSs). In view of NCSs with many independent sensors and actuators, a discrete‐time model with multiple time‐varying delays is proposed. By constructing a novel Lyapunov–Krasovskii functional, a new less conservative stability criterion is developed in terms of linear matrix inequality. On the basis of the obtained stability condition, a static output feedback controller can be designed by applying an iterative algorithm. Both simulation and practical experiment results are given to show the effectiveness of the proposed method. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

网络控制系统的事件触发与量化控制协同设计

针对信道带宽受限的无线网络控制系统(NCSs),提出了包含事件触发机制、信号量化和状态反馈L2控制的协同设计方法.首先,针对无线网络时变延时,提出一种事件触发机制,并建立了线性系统的量化控制数学模型.其次,基于该模型,并利用李亚普若夫泛函和线性矩阵不等式方法,证明了系统时滞独立的L2量化控制的稳定性,并给出了求解事件触发器参数和L2量化控制的协同设计方法.最后,通过仿真验证了所提方法的有效性.     

Fault detection for a class of nonlinear networked control systems

In this paper, an observer‐based fault detection (FD) method is presented for a class of nonlinear networked control systems (NCSs) with Markov transfer delays. Firstly, based on Euler approximate method, a nonlinear NCS model with uncertainty is proposed using the Takagi‐Sugeno (T‐S) fuzzy model. Some geometric conditions are given to transfer the NCS model into an output‐feedback form. Then, the H_∞ FD observer is designed such that the estimation error (residual) converges to zero, if there exist no fault and uncertainty in the system, or the residual is minimized in the sense of H_∞ norm, when system contains fault and uncertainties. Furthermore, to simplify the model, the approximate model without uncertainty is considered. Then, sufficient conditions for the existence of FD observer gain and the sampling time of NCSs are given to achieve the semiglobal practical property. An inverted pendulum example is used to illustrate the efficiency of the developed techniques. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于特征模型的NCSs灰预测黄金分割控制器设计

针对网络控制系统,提出了一种基于特征模型的灰预测黄金分割控制器。首先,通过建立被控对象的二阶特征模型,以设计系统黄金分割控制器,并在反馈通道引入自适应灰预测器,根据控制系统实际输出误差值,自适应调整预测步长以提高系统控制性能;其次,详细推导了整个闭环系统的数学模型,并利用李雅普诺夫理论,推导出系统的稳定性条件,从而为网络环境下的系统控制提供了一种新思路;最后,通过仿真验证了本文所提方法的有效性与可行性。     

基于定子磁链模型的异步电动机反馈线性化控制

从异步电动机的定子磁链模型出发 ,应用直接反馈线性化理论实现了异步电动机系统的输入 -输出线性化与解耦。系统分解成转速和磁链两个独立的最简线性子系统 ,实现了转速和磁链的完全解耦。算法简单实用 ,仿真结果表明其性能优良     

地铁车辆异步电机矢量控制系统的研究

地铁乍辆由于车站间距短,加速和制动频繁,要求牵引电机容量大、转速高,因而对电机的控制要求也高.目前地铁牵引系统多采用三相交流异步电机变压变频牵引技术.通过对上海地铁1号线直改交车辆牵引系统主同路的分析,以及对异步电机转子磁场定向的SPWM矢量控制的研究,搭建了基于Matlab的Simulink仿真模型,并进行了实验测试,结果表明该控制系统有良好的动态性能和控制性能.     

直接转矩控制系统的Matlab建模与仿真

为解决传统的对控制系统建模方法复杂的问题,给出一种基于Simulink/Power System Blocks的异步电机空间矢量脉宽调制直接转矩控制系统的建模方法.采用结构化和模块化的设计方法,利用Simulink 和PSB,建立了异步电机直接转矩控制变频调速系统的仿真模型.详细介绍了各子模块的组成、功能及构造方法.该...