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城市轨道交通车辆矢量控制技术
第4期
城市轨道交通车辆矢量控制技术
高永军
(北车集团永济电机厂电力电子研究所,044502,永济∥高级工程师)
摘要对城市轨道交通车辆牵引逆变器中采用的矢量控
制原理,方法,应用技术做了分析.试验证明:矢量控制能同
时控制相位,比电压/频率控制可达到l0倍以上的高速化
转矩响应;对电机的电流而言,可独立控制为励磁电流和转
矩电流,并可高速,高精度地控制转矩电流;在车辆牵引,再
生制动,空转滑行再粘着,轻负载再生制动方面显示出优良
特性.
关键词城市轨道交通,动车,牵引电机,矢量控制
中图分类号TM30l2
VectorControlTechnologyforUrbanRailVehicle
GaoYongjun
AbstractWithananalysisoftheprincipleofvectorcontrol
technologyanditsapplicationintractioninverterusedforurban
railvehicle,theauthorarguesthatthecortrdintraction.regen—
eratirvebreaking,clipracing,andglidingandsmallloadingre—
generationbreakingprorestobeexcellent,thusshallbewidely
adopted.
Keywordsurbanmasstransit,railmotorcar,trectionelectric
machines,vectorcontrol
AuthorsaddressPowerElectronicsResearchInstitute.
YongjiElectricMachineFactoryCNR,Yon~i,044502,Shanx—
i.China
1车辆矢量控制特性
1.1矢量控制时的转矩
在牵引电机中由于产生的转矩与磁通和二次电
(2)纵向救援方法:救援列车在同轨上开到故
障车前部,两车都打开前端门并在贯通道上设置安
全栅栏,乘客可通过前端门转移到救援列车.
(3)横向救援方法:在相邻线路上旨j救援车开
到故障车旁,用救援桥把乘客转移到救援车上.车
上通常不设救援桥.该救援桥存放在车站并由救援
蟹岔
流(转矩电流)的积成正比,而磁通又与励磁电流成
正比,所以矢量控制时的转矩如下式所示:
T=K?中?Jq=K??J
式中:K,K为比例系数;为磁通;J,为转矩电
流;为励磁电流
由此可见,电机产生的转矩是由和J的积
来决定的.对与J进行分离并进行独立调整,
便可对牵引电机进行与直流电机同样的控制,在稳
态和暂态情况下都可进行响应优良的转矩控制.在
感应电动机中,由于励磁电感相比漏感较大,在磁通
(励磁电流)调节时需要很大的能量输入,输出响应
时间长.因此,对要求快速响应的车辆转矩控制,通
常采用J不变而对J进行调节的方法进行.根据
j.进行车辆转矩控制的过程见图l.
(电流)
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图1由转矩电流进行的车辆转矩控制图
车收集.相关列车人员必须将救援桥固定到故障车
的侧门,通过门操作器的关闭力固定.
(4)慢速着陆方法:乘客用配备在车上的升降
臂缓降装置,下降到地面.
(5)用车辆救援:通过升降车(用于高架区间),
救援梯等营救乘客.
(收稿日期:2004—12—09)
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1.2电压矢量控制
图2所示为电压,电流的矢量图.为了得到所
定的与J需要把电动机的端电压l(逆变器输
出电压)设定为根据电动机常数所规定的值.即可
由励磁电感电压(二次电阻电压)及根据电动机
的电流J对电压降部分V,VI,进行矢量和而得
到.相对电动机端电压,与0的相位角,与原
来的/厂控制相比,是增加电压控制自由度的重要
控制信息
图3所示为车辆转矩调节时电压矢量控制方法
概念图.设想把励磁电流指令.设为不变,把转矩
电流.变为.时,电动机的电流(指令电流)由
Imp变为f..这时矢量运算器要完成两个控制:使
励磁电流不变(磁通不变)而使励磁电感的电压
0不变的控制;对电机端电压的大小,与相位角
分别进行计算修正为和的控制.随着磁通
不再发生变化的动态控制,车辆可望得到快速的转
矩响应.
q轴
fa)电机等值电路
:
?,
/=..
vo=f?ld
(b)矢量图
图2电压电流矢量图
1.3应用优点
把原来的/厂(电压/频率)控制与矢量控制进
行比较如表1所示.矢量控制的优点就在于把电机
端电压大小和频率加在原来的电压控制上,由于能
同时控制相位,比起/厂控制可达到10倍以上的
高速化转矩响应;对电机的电流而言,可独立
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