磁浮列车直线电机与车载变流装置研究

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本文面向高速磁浮交通牵引供电系统,主要分析和研究了直线电机牵引控制技术与车载升压斩波器的双闭环控制。  首先,本文讨论了牵引控制系统中的两个控制任务:三相整流与直线电机调速。以上两个问题虽然控制对象不同,但解决问题的思路相似,都是首先建立同步旋转坐标系下的数学模型,之后设计内环状态变量的解耦和前馈补偿,再设计外环反馈控制,最后建立双闭环控制策略。  其次,介绍了无源控制理论的基本概念,通过一个简单的示例示范了无源控制设计的流程,进而给出了基于欧拉拉格朗日方程的无源控制设计基本步骤,将这种程序化设计思路应用于直线电机牵引控制中,最后证明,无源控制在电流环注入的补偿项对控制性能产生的影响可以忽略不计。对于磁悬浮列车牵引控制系统,可采用传统的解耦建模控制策略,不需要引入无源控制理论。  再次,阐述了直线发电机的工作原理,分析了其产生的感应电动势解析表达式。然后介绍了车载升压斩波器的多相并联拓扑结构。对单个Boost变换器进行了小信号建模,给出了电流连续工况下的有关传递函数。介绍了多种电流控制方法的基本思路,采用小惯性电流跟踪控制方法与电压PI控制结合,提出升压斩波器的双闭环控制策略。在调制方式上采用了交错运行方式。最后通过计算机仿真,实现了对电压、电流的稳定控制,验证了控制策略的可行性。  最后,基于半实物仿真系统,对以上的直线电机牵引控制问题进行了实验验证,最终证明提出的牵引控制策略的可行性和有效性。
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