电力机车辅助变流系统半实物仿真研究

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1、专业学位硕士学位论文电力机车辅助变流系统半实物仿真研究HardwareintheLoopSimulationResearchofElectricLocomotiveAuxiliaryInverterSystem作者姓名：贾靖工程领域：控制工程学号：41409192指导教师：庄严完成日期：2016年10月大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要微电子技术和大功率控制器的快速发展以及其在交流传动电力机车上的广泛应用，对交流传动控制技术提出了更高的要求，这里就需要将更

2、为有效的、实时的试验手段引入到控制器研发过程中。在这样的试验需求下，硬件在回路仿真作为一种仿真测试手段被应用到机车控制器研发过程中。硬件在回路仿真可以在实验室环境下，提供包含模拟极限工况、故障注入等情况在内的接近真实的运行控制环境，通过搭建相应的控制器仿真系统，对控制器实物进行测试，快速、便捷的达到预期的效果，节约了实际测试的成本。本文以HXD2型货运电力机车辅助变流器系统为原型，利用dSPACE实时仿真器实现硬件在回路仿真，主要完成以下工作：1．以HXD2型货运电力机车辅助变流系统中的降压斩波器、三相逆变器、充电机三者为描

3、述对象，利用输入与输出之间的数学关系搭建数学模型，并分别与离线模型、实际控制器技术标准对比，在误差范围内保证了数学模型的可靠性，为下一步数学模型离散化奠定了基础。2．由于在实时仿真中需采用定步长的数值积分方法，因此就要求在FPGA建模过程中需采用数字离散化方法将连续的模型进行离散化处理。本文以前向欧拉的离散方法，将数学模型离散化处理，并利用dSPACE实时仿真器的工具箱搭建相应的FPGA模型，下载到dSPACE实时仿真器中。3．以本文研究中使用到的实验平台为例，分别介绍了半实物仿真试验台的软、硬件组成架构。同时，将实时仿真测

4、试结果与现场采集的控制器性能指标对比，验证了实时仿真系统具有一定的有效性和可信度，可以在在开发和测试阶段模拟一定的实际工况，开展切实有效的实时闭环测试。关键词：HXD2型电力机车；辅助变流器系统；dSPACE；硬件在回路；实时仿真-I-电力机车辅助变流系统半实物仿真研究HardwareintheLoopSimulationResearchofElectricLocomotiveAuxiliaryInverterSystemAbstractMicroelectronicstechnologyandtherapiddevelop

5、mentofhighpowercontrolleranditswidelyusedinacdriveelectriclocomotive,putsforwardhigherrequirementsontheacdrivecontroltechnology,thereisneedtomoreefficientandreal-timeexperimentmethodisintroducedintothecontrollerintheprocessofresearchanddevelopment.Undersuchatestreq

6、uirements,thehardwareintheloopsimulationasameansofsimulationtestisappliedtothelocomotivecontrollerintheprocessofresearchanddevelopment.Thehardwareintheloopsimulationinthelaboratoryenvironment,provideincludingsimulationlimitcondition,faultinjection,andsoonandsoforth

7、,closetotherealoperationalcontroloftheenvironment,throughconstructingthecorrespondingcontrollersimulationsystem,thecontrollerphysicaltesting,fastandconvenienttoachievethedesiredeffect,savingthecostoftheactualtest.BasedonthefreighttypeHXD2electriclocomotiveauxiliary

8、invertersystemastheprototype,usingdSPACEreal-timesimulatorhardwareintheloopsimulation,mainlydothefollowing:1．InordertofreighttypeHXD2electricloco