异步牵引电机起动峰值电流抑制控制策略研究

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1、异步牵引电机起动峰值电流抑制控制策略研究摘要：针对DTC模式下异步牵引电动机起动峰值电流过大的问题，提出了一种抑制界步牵引电机起动峰值电流的转矩和磁链分时控制策略。根据两相静止Q0坐标系下异步电机的数学模型，利用Matlab/Simulink软件包中的S函数模块和基本模块，构建出直接转矩控制系统的仿真模型，对交流异步电动机在不同控制策略下的起动过程进行了动态仿真。仿真结果与目前牵引电机运行的数据接近，证明了该仿真模型的合理性和有效性；同时，仿真结果表明转矩和磁链分时控制策略至少可以降低2/3的起动峰值电流。关键词：异步电动机；起动峰值电流；直接转

2、矩控制；MatlabResearchonControlStrategyforSuppressionofAsynchronousTractionMotorStartingPeakCurrentAbstract:Fortheproblemofasynchronoustractionmotorstartingpeakover-currentintheDTCsystem,thispaperproposestorqueandfluxlinkagetime-sharedcontrolstrategyforsuppressionofasynchronoustr

3、actionmotorstartingpeakcurrent.Accordingtodynamicmathematicalmodelona卩coordinatesystemofasynchronousmotor,thesimulationmodeloftheDTCsystemisestablishedbyusingS-FunctionandstandardmodulesinMatlab/Simulinksoftwarepackage・Theresearchonthesimulationofstart-upproceedingofACasynchr

4、onousmotoriscarriedoutwiththeuseofthemodelunderdifferentcontrolstrategies.Simulationresultsandthemotoroperationdataatpresentareclose,whichtestifiestheaccuracyandtheeffectivenessofthesimulationmodel;Atthesametime,thesimulationresultsindicatethattorqueandfluxlinkagetime-sharedc

5、ontrolstrategycanreducetwothirdsstartingpeakcurrent.Keywords：Asynchronousmotor;Startingpeakcuixent;Directtorquecontrol;Matlabo.引言交流异步电动机因结构简单，使用安全、运行可靠、维护方便，环境适应性强，已得到了广泛应用叭特别是近年來在轨道牵引系统中应用口益广泛⑵。本文所研究的主要对彖是从三菱公司引进的使用在CRH2型高速动车组上的界步牵引电机。该电机实际的控制方式为口本九十年代成熟的矢虽控制模式。目前，在国内开发的春城号、

6、中原之星、中华之星、奥星动车组和北京、上海儿种地铁列车均采用的是直接转矩控制(DirectTorqueControl,简称DTC)系统，即将研发的350公里动车组也将DTC系统作为主要的可选方案。将该电机推广使用在DTC系统中面临着许多需要解决的问题。传统DTC系统一个明显缺点是产生的转矩波动较大，并且还存在电机的起动阶段开关频率过高和起动峰值电流过人的问题。文献［3,4］对转矩波动进行了研究，捉岀了许多改进方法；文献［5］为了解决起动阶段开关频率过高的问题，在电机的低速阶段采用了间接转矩控制策略，高速阶段采用直接转矩控制；本文则是针对DTC系统

7、中电机起动峰值电流过大这一问题进行了研究。木文在分析交流界步电机数学模型的基础上，借助于Matlab强大的仿真建模能力"利用Simulink中内含的功能元件，建立了交流异步电动机DTC系统的仿真模型。通过对界步电机起动过程的仿真研究,实现了在DTC模式卜-有效抑制界步牵引电动机起动峰值电流的分时给定转矩和磁链控制策略。1.电机数学模型1.1.坐标变换矩阵根据双轴理论，感应电动机通过三相到两相的Park矢量变换，可以得到两相静止(X、卩坐标下电动机模型。电机在三相静止坐标系卜-定子电压、电流及磁链用(X、卩坐标下的各分量表示如下：USAUSBusc

8、=■1-1/2-1/20V3/2-V372J(1)iSAl_10_•■1SBisc.-1/2-1/2V3/2—j3/2_1sa(2)Vs