弱磁控制算法在标准地铁永磁牵引系统中的研究及应用

为了在永磁牵引逆变器直流侧电压达到最大值后获得更宽的调速范围,需要在基速以上运行时对永磁同步电机进行弱磁控制。在研究了永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出一种基于Newton-Raphson迭代公式的永磁同步电机弱磁算法,该方法不仅可以使永磁同步电机在基速以上稳定运行,而且可以使输出转矩与指令基本保持一致。通过MATLAB/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心试验证明了该弱磁控制算法的可靠性与有效性。目前,该算法已在系列化标准地铁永磁牵引系统中得以应用。     

标准地铁牵引PMSM初始位置辨识算法研究与应用

适用于系列化中国标准地铁列车的永磁牵引系统是新一代轨道交通牵引系统的发展方向。永磁同步电机（PMSM）转子初始位置决定了起动转矩的大小、磁极极性决定了起动转矩的方向。因此转子初始位置辨识的准确性关系到电机能否稳定起动并顺利加速。在分析PMSM数学模型的基础上,采用高频方波电压注入算法获得转子的初次估计位置。然后分别在估计的d轴中注入正、反向电压窄脉冲,通过比较d轴正、反向响应电流幅值大小来判断此时定位的磁极为N极还是S极。如果定位的磁极是S极,则需要对初次估计位置进行补偿,使其定位在N极。Simulink仿真及试验结果表明：电机实际初始位置不同时,该算法均能辨识出正确的转子位置,最大辨识误差为0.052 4 rad,平均误差为0.016 1 rad。     

最少拍电流控制在海口动车牵引系统中的应用

在动车牵引系统中,逆变器输入电压较高（1800 V）,为了降低功率模块开关损耗和减少散热,牵引逆变器的开关频率通常较低,只有几百赫兹,而动车牵引异步电机的调速范围较宽,输出频率可达200 Hz,转速较高时的载波比较低。在这种情况下,由于每个电周期内的电流调节次数减少,常规电流PI控制器性能变差,无法达到系统要求。为此,将异步电机电压、电流等方程进行复矢量处理,建立了包含延时影响的离散数学模型,在此基础上,设计无差拍电流控制器。通过Simulink仿真及在海口动车线装车进行试验,试验结果表明基于复矢量的最少拍电流控制器在动车牵引异步电机运行过程中具有较好的动态及稳态性能,转矩/励磁反馈电流均能较好地跟随转矩/励磁给定电流。并且在牵引/制动过程中,电压和电流变化平稳,无明显振荡。     

惰行状态下的地铁PMSM转子初始位置辨识策略

永磁同步电机（PMSM）因其具有高效率、高功率密度等特点，成为新一代轨道交通牵引系统的发展方向，其中，惰行状态下的电机转子初始位置和频率辨识方法研究是PMSM无位置传感器控制技术的重要组成部分。因此，首先研究了零电压矢量单脉冲法和双脉冲法，当PMSM处于惰行状态时，通过将三相逆变器所有下桥臂短路1个或2个脉冲，根据短路响应电流获取转子初始位置和频率。在此基础上，提出一种零电压矢量脉冲法短路时间的选取方法和零电压矢量复合脉冲法，确保处于不同惰行频率下的PMSM均可以稳定地重新启动。通过Matlab/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心进行试验，结果表明：处于不同频率下的PMSM，均可以稳定地重新启动，启动时的频率辨识误差小于0.6 Hz，转子位置辨识误差小于5°。