感应电动机无速度传感器控制技术在铁道车辆牵引系统中的应用

以铁道车辆牵引为目标,采用脉冲发生器(PG)作为速度传感器来检测转子频率,以便控制牵引感应电机的转差频率。通过在铁道车辆牵引中采用无速度传感器控制方法来取消PG,从而希望降低控制系统的成本并提高其性能和可靠性。虽然无速度传感器控制方法在一般工业上应用很普遍,但亦有可能通过增加一些新的控制功能,以适应在铁道车辆牵引应用中问题的特殊性。在本文中,结合所作的理论研究和试验描述了无速度传感器控制方法在铁道车辆牵引控制中的应用效果。     

感应电动机无速度传感器的控制

介绍了无速度传感器控制在铁道机车车辆上应用的优点,电路系统应具备的条件,工作原理、方法,各种控制性能及发展趋势。     

无速度传感器异步电动机直接转矩控制

分析了速度传感器在机车运行中故障率较高从而导致牵引传动控制设备可靠性降低的现状,介绍了无速度传感器技术应用于轨道牵引传动系统的优点。在异步电动机Γ型等效电路模型基础上,构建Luenberger自适应状态观测器,得到状态偏差的方程。通过李亚普诺夫稳定性理论,推导出一种无速度传感器控制的速度自适应辨识算法。在TMS320C31和TMS320F240构成的双微机控制平台上,对提出的无速度传感器控制算法进行了全数字化实现,利用大功率IGBT牵引逆变器和异步牵引电动机对无速度传感器直接转矩控制进行了试验研究。试验结果表明,该系统具有优异的性能。最后分析了影响转速辨识精度和实际应用的2个关键问题:逆变器死区效应及补偿方法;低速再生区稳定运行。     

感应电机无速度传感器控制带速重投研究

介绍电力牵引传动中速度传感器在工程应用中存在故障率高的问题,分析了无速度传感器控制带来的诸多优点.推导了感应电机在T型等效电路基础上的无速度传感器转速估计方法.针对无速度传感器控制在电力牵引中实际应用的关键技术--感应电机带速重投控制进行了深入研究,并对不同情况下的带速重投控制给出了解决方法.     

基于高频信号注入法辨识转速在异步电动机无速度传感器控制系统中的应用

对零低速区域速度的有效辨识是异步电动机无速度传感器控制的一个重要课题.高频信号注入法的提出为实现异步电机在零低速区域的无速度传感器控制提供了很好的解决思路,通过高频信号的注入在异步电动机内产生高频现象,针对不同的现象配合滤波器的设计可达到转速辨识的目的.文中介绍了应用高频信号注入辨识转速的主要方法,以便进一步研究利用,更好地实现无速度传感器技术在电机牵引控制领域的应用.     

牵引电机无速度传感器间接定子量磁场定向控制

在分析直接转矩控制系统优缺点的基础上,重点介绍了牵引电机间接定子量磁场定向控制方法(ISC),讨论了基于间接定子量磁场定向的无速度传感器牵引电机控制系统,通过仿真验证了基于间接定子量磁场定向的无速度传感器牵引电机控制方法的有效性.对我国轨道交通运输和电力牵引传动控制技术的研究作了简要的总结和展望.     

考虑轮径差的无速度传感器再粘着控制

介绍在电动车组用多台异步电动机驱动时,考虑轮径差的无速度传感器再粘着控制方法.     

直线感应电机牵引互馈试验台控制策略研究

在分析直线感应电机动态数学模型的基础上,研究一种新型的能量互馈式直线牵引传动试验系统.主要讨论该系统的构成及运行原理.直线牵引传动试验系统由两台直线感应电机组成,一台作为电动机,另一台作为发电机.系统用于模拟牵引电动机的负载特性,并能将电动机输出的机械能通过发电机转变为电能送回到直流母线.该系统具有高效节能、控制灵活等优点.在分析互馈双电机推力平衡关系的基础上,提出基于矢量控制的互馈双电机联合控制策略,研究牵引电机侧速度调节和负载侧推力模拟的方法.仿真和试验结果都表明,采用互馈双电机联合控制策略的直线感应电机牵引互馈系统具有良好的稳态性能和动态调节能力,验证了所提方案的正确性.     

市郊列车用全封闭式永磁同步电动机

风冷式感应电动机广泛用作铁道车辆的牵引电动机.但它们需要大修进行内部清洁,而且还是噪声的主要来源.为解决这些问题,建议使用全封闭式永磁同步电动机作牵引电动机,它具有与传统的风冷式感应电动机相同的功率-重量比.报告了温升试验、噪声测定和能耗计算的结果.结果表明噪声等级下降10 dB,能耗约降低10%.     

传感器技术在铁路机车车辆中的应用

介绍了近期用于铁路机车车辆装置的各类传感器，其中包括用于牵引电动机控制装置和辅助电源装置传感器、制动装置传感器、用于安全和自动行车控制的传感器、空调传感器等。     

无速度传感器控制技术及其在大功率牵引传动中的应用研究

首先介绍在大功率电力牵引交流传动中,速度传感器在实际应用中存在故障率高的问题,总结了采用无速度传感器控制带来的诸多优点,接着分析了目前国外无速度传感器技术研究及其在轨道牵引传动中应用的现状,总结了异步电机转速在线估计的常用方法,分析了各种方法的优缺点和应用前景.针对无速度传感器技术在轨道牵引传动中应用的主要难点--电动机带速度重投、零频附近稳定运行等进行分析,介绍了目前国外解决这几个难点的技术方案,总结了进一步提高转速估计精度的方法,预测了无速度传感器技术在轨道牵引传动中应用的前景.     

基于虚拟仪器的城市轨道车辆交流牵引试验系统及控制

介绍了城市轨道车辆牵引试验系统的测试与调速控制.利用Labview(虚拟仪器)技术对测试与实时控制系统进行了软件开发,设计了控制系统方案,研究分析了进口城轨车辆ATO(列车自动驾驶)运行程序编制机理.提出了一种基于试验平台的ATO控制方法,并通过运行曲线分析证明了该控制方法的可行性.所建试验平台对提高城轨牵引系统的检修维护质量具有实际指导意义.     

智能牵引供电系统现场试验评估技术研究

智能化是高速铁路牵引供电系统未来发展趋势,信息高度共享、智能化程度更高的AT牵引供电系统才能保证高速铁路安全、可靠、舒适的运营。智能牵引供电系统在信号采集和传输方式上的变革,使得变电所内控制、保护以及电流、电压信号均以数字信号方式在网络中传递,传统的测试手段都不再适用。以智能牵引变电所模型为基础,致力于解决智能牵引供电系统现场试验评估困难的问题。通过分析现有智能牵引供电系统检测标准和方法,结合智能牵引变电所评估基本原理和传统测试经验,提出供电系统运行参数测试和短路试验的方法,对符合IEC61850协议的多种类型网络报文进行试验数据解析和重构,从而形成一套有效的智能牵引供电系统现场试验评估方法,对智能牵引供电系统验收试验具有参考意义。     

内燃动车组牵引变流器设计及控制策略研究

针对非电气化铁路线路,内燃动车组的适应性和舒适性特点使其具有广阔的发展空间。文章从主电路设计、工作原理、硬件结构等方面介绍内燃动车组牵引逆变器的设计方案,通过采用现代电气传动控制,结合特有控制器架构,实现对列车电机的牵引控制。最后,通过仿真与装车实验验证该设计方案的有效性。     

半主动减振器阻尼控制技术研究

对铁道机车车辆半主动控制减振器进行了理论研究和产品研制,提出一种根据振动加速度得到振动速度的频率与幅值方法,基于模糊神经网络控制策略,实现半主动减振器控制阻尼参数可调,适用于各种路况、速度等级,满足提速与乘坐舒适度的要求.     

采用单电压源逆变器双异步电动机结构提高机车传动系统的性能

介绍了一种特殊的多电机多变流器系统(MMS)结构,即专为轨道牵引设计的单逆变器双电机结构.牵引设备必须具有良好的转矩响应,为了控制两台电动机的转矩,可以采用基于传统磁场定向控制(FOC)的协调控制结构.单逆变器双异步电动机传动系统可以提高机车性能,降低由内部和外部干扰产生的不良影响,对其系统性能与传统的机车传动控制系统的性能进行了比较.机车制造商已对仿真模型进行了确认.根据结果对这2种控制方式进行了性能分析,而且考虑了该牵引系统中的4种特性干扰.     

铁道车辆牵引电动机的技术动向

通过对铁道车辆用牵引电机功率电子技术等的革新,实现了小型、轻量、高功率化。并且,替代直流电机的感应电机,已广泛用于电动车（地面上）、通勤电动车直至新干线车辆、机车等所有铁道车辆上,成为技术成熟的牵引动力系统。今后,感应电机仍将属于主流牵引电机。而近年来,对新一代牵引电机提出了更高要求,如高速化（电机的小型、轻量、高功率...     

高速铁路钢轨电力牵引回流集中监测探讨

通过对当前中国高速铁路电力牵引供电方式的介绍,引申出集中监测和分析高速铁路钢轨电力牵引回流的重要意义,提出了高速铁路钢轨电力牵引回流集中监测的方法,为保障高铁运营安全提供了重要的安全保障手段。