基于永磁同步电机的蓄电池机车调速系统研究

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1、万方数据中图分类号：地4L论文编号：。孚：科分类号：51Q80崭级：公荭安徽理工大学硕士学位论文基于永磁同步电机的蓄电池机车调速系统研究作者姓名：韭笾卿专业名称：电力电子与电力传动研究方向：萱篚控制导师姓名：黄友丝导师单位：塞邀理工态堂答辩委员会主席：昱鳇论文答辩日期：2014年5月31日安徽理工大学研究生处2014年月日万方数据ADissertationinPowerElectronicalandElectricalDriveResearchofBatteryLocomotiveDriveSystemBasedonPermanentMagnetSynchronousM

2、otorCandidate：ZhangJunqingHuangYouruiSchoolofelectricandinformationengineeringAnHuiUniversityofScienceandTechnologyNo．168，ShungengRoad，Huainan，232001，P．R．CHINA万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塞徽堡兰太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我

3、一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塞徵堡王太堂有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞邀堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者鲐锨呷锄张一>签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要矿用蓄

4、电池机车是煤矿井下的重要运输设备，大量的工程技术人员和装备物资都需要通过它来调度，在煤矿的日常生产中起着重要的作用。目前大部分蓄电池电机车依然沿用传统的直流调速系统。由于直流电机存在机械换向结构，加上矿井下的恶劣环境，致使其故障率高，可靠性差。同时还需要定期对其进行维护，更换碳刷，这些问题严重影响了蓄电池机车的日常使用。永磁同步电机(PMSM)近年来发展迅速，新一代采用稀土材料制成的PMSM具有体积小、效率高、结构简单、几乎免维护的特点，特别适合在煤矿井下使用。本文针对现有蓄电池机车在使用过程中存在的问题，提出了一种基于永磁同步电机的蓄电池机车调速系统。将高性能的矢量控

5、制算法应用其中，并引入了无速度传感器控制技术，还给出了该调速系统硬件和软件的设计。本文主要讨论了以下两个方面的问题：第一：针对直流调速系统存在的缺陷，设计出采用矢量控制算法的PMSM蓄电池机车调速系统。分析了PMSM的基本结构和数学模型，引入了坐标变换的概念，并结合原理框图解释了矢量控制算法技术如何在旋转坐标系下实现对PMSM转速和电流的双闭环控制；针对PMSM的矢量控制，重点分析了最大转矩电流比(MTPA)的电流控制策略和空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法；在MATLAB下对调速系统各项性能参数进行了仿真测试，并同传统的恒压频比(V／F)控制效果进行了对比。第二：针对

6、机械式测速传感器可靠性差的问题，将无速度传感器控制技术引入到电机车调速系统中来，采用扩展卡尔曼滤波器(EKF)算法对电机的转速和转子位置角进行估算。通过对PMSM状态方程和测量方程进行线性化和离散化处理，推导出PMSM转速和位置角估算的递推流程和对应的计算公式。在MATLAB下对EKF估计算法的可行性和运行效果进行了仿真测试；完成了以STM32F407为控制核心的蓄电池机车调速系统的软硬件设计。实验的结果表明：采用无速度传感器矢量控制(SVC)的PMSM蓄电池机车调速系统，在降低调速系统复杂度的同时，依然可以获得优良的动态性能和稳速精度，可以很好的满足煤矿井下的实际使用

7、要求。图【58】表[3】参【65】关键词：蓄电池机车；永磁同步电机；矢量控制；扩展卡尔曼滤波器分类号：TP341万方数据安徽理工大学硕士论文万方数据AbstractMine-usedbatterylocomotiveisakindofsignificanttransportationeqmpmem．Itplaysallimportantroleinthedailyproductionincoalminebecausealargenumberofengineersandequipmentsarerequiredtoschedulebyit．