目前,國內(nèi)內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車多采用電勵磁同步發(fā)電機(jī)作牽引發(fā)電機(jī),異步電動機(jī)作牽引電動機(jī)。但是勵磁同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要勵磁發(fā)電控制系統(tǒng),而永磁同步發(fā)電機(jī)外特性硬,可免設(shè)電勵磁控制系統(tǒng),所以可以在內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車上作牽引發(fā)電機(jī)。永磁同步電動機(jī)相較于異步電動機(jī)具有體積小、效率高、功率密度大等優(yōu)點(diǎn),可以在內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車上作牽引電動機(jī)。本文以某企業(yè)小功率、工礦用內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車的永磁同步電機(jī)牽引傳動系統(tǒng)開發(fā)為背景,研究基于永磁同步電機(jī)的內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車的電阻制動特性及其控制方式,構(gòu)建完整電阻制動系統(tǒng),使機(jī)車具有良好的電阻制動性能。本文在永磁同步電機(jī)的內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車既有牽引傳動系統(tǒng)主電路之上增設(shè)電阻制動斬波器、制動電阻,設(shè)計(jì)驅(qū)動電路,構(gòu)成電阻制動系統(tǒng)的主電路,并研究相關(guān)器件的參數(shù)確定方法。為使機(jī)車充分發(fā)揮電阻制動能力,結(jié)合機(jī)車作業(yè)要求、粘著條件限制和永磁同步牽引電動機(jī)的特性確定電阻制動特性曲線。對電阻制動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),因牽引傳動控制單元(TCU)模塊已包含對電機(jī)控制的硬件設(shè)計(jì),所以主要對制動斬波器進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),選擇TMS320F28335作為核心處理器,設(shè)計(jì)了電壓、電流檢測電路、CAN通信電路、PWM光纖驅(qū)動控制電路等。并對電阻制動控制策略進(jìn)行仿真,對過壓保護(hù)斬波電路,采用滯環(huán)控制策略;對電阻制動斬波電路采用直接占空比控制策略、PI控制策略和前饋+PI控制策略等控制的工況的工作過程進(jìn)行仿真,并分析了各種控制控制策略的特點(diǎn),確定運(yùn)用直接占空比控制策略實(shí)現(xiàn)對電阻制動斬波器的控制。在此基礎(chǔ)上對電阻制動控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),在TCU主控制板主程序中增設(shè)電氣制動功能,并完成電阻制動斬波器的控制程序設(shè)計(jì),并在該企業(yè)試驗(yàn)臺架上進(jìn)行了電阻制動特性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所確定的控制策略和設(shè)計(jì)的控制電路能滿足電阻制動特性控制的要求。
【學(xué)位單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM341;U260.93
【部分圖文】：

設(shè)計(jì)方面的負(fù)擔(dān)。而永磁同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、無需勵磁繞組，減少了銅耗，提高了氣逡逑隙磁密和功率密度，在同功率等級下，減小了電機(jī)體積；外特性較硬，電樞反應(yīng)較弱逡逑如圖１．１８0所示，以本調(diào)車機(jī)車的永磁同步發(fā)電機(jī)丫？？５６０－４（�。ǎ海槔蛰d和輸出額定逡逑電流工作時(shí)相比較，電壓變化范圍不大，即轉(zhuǎn)速一定，負(fù)載電流增大時(shí)電壓下降不是很逡逑明顯。圖１．１ｂ）是轉(zhuǎn)速、勵磁電流一定時(shí)，勵磁同步發(fā)電機(jī)的外特性曲線。在內(nèi)燃調(diào)車逡逑機(jī)車牽引發(fā)電系統(tǒng)中若采用永磁同步交流牽引發(fā)電機(jī)，可免設(shè)常規(guī)電勵磁同步牽引發(fā)電逡逑機(jī)的勵磁發(fā)電及其控制系統(tǒng)，使得牽引發(fā)電系統(tǒng)大為簡化。逡逑Ｖ邋Ａ邐邋空載電壓曲線邐Ａ逡逑５６８－？邐輸出額定電流時(shí)電壓曲線＾邐Ｖ逡逑５１０—邐ｙ，邐邐逡逑／飛逡逑０邋＾；——？邐０邋邐１邐１——？逡逑１８００邋ｒｐｍ邐１Ｎ邐１逡逑ａ）永磁同步發(fā)電機(jī)的外特性曲線邐ｂ）勵磁同步發(fā)電機(jī)的外特性曲線逡逑圖１．１永磁同步發(fā)電機(jī)和電勵磁同步發(fā)電機(jī)特性逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ｐｅｒｍａｎｅｎｔ邋ｍａｇｎｅｔ邋ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ邋ｇｅｎｅｒａｔｏｒ邋ａｎｄ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ逡逑ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ邋ｇｅｎｅｒａｔｏｒ逡逑對牽引傳動系統(tǒng)來說，本文采用的是永磁同步電動機(jī)。與傳統(tǒng)的異步電動機(jī)相比，逡逑異步電動機(jī)的勵磁損耗降低了效率，而永磁同步電動機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高效率、高功逡逑率因數(shù)

逑動電阻消耗，能量消耗過程產(chǎn)生的熱量，通過強(qiáng)冷方式散入空氣，完成了牽引工況到電逡逑阻制動工況的轉(zhuǎn)變ｌ１Ｑｌ。電阻制動原理圖如圖１．２所示。逡逑￣￣逆變器Ｉ邐ｆ永灥逡逑比義益邐１電動機(jī)逡逑邐邐邐逡逑Ｚ邐邐１邐邐｜邋永磁牽引＼丨逡逑邐￣—邐一逆變器１邐１邋‘電動機(jī)逡逑柴油機(jī)——：流器邐１邐＇邐二：：逡逑ｚ＼邋ｉｓ邐邐—￣邋NB逡逑Ｌｆｇ邋Ｌ—逆變器永電磁：機(jī)引逡逑圖１．２電阻制動原理基本框圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｂａｓｉｃ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｂｒａｋｉｎｇ逡逑１．３論文的主要研究內(nèi)容逡逑針對某工礦用永磁同步電機(jī)牽引的內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車，在既有牽引傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，逡逑通過分析擴(kuò)展了制動電阻、制動斬波器以及制動斬波器的控制系統(tǒng)。機(jī)車在電阻制動工逡逑況下，電阻制動的控制包括牽引電機(jī)的控制和制動斬波器的控制。電機(jī)的控制是由牽引逡逑控制單元（以下簡稱ＴＣＵ）通過電機(jī)控制器完成的，而制動斬波器的控制則是通過以制逡逑動時(shí)回饋到中間環(huán)節(jié)的制動能量與制動電阻消耗的能量相平衡為原則來控制斬波器實(shí)逡逑現(xiàn)的。論文工作針對某內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車永磁牽引系統(tǒng)在電阻制動工況下的控制問題開展研逡逑究，主要完成了以下工作：逡逑（１）

ｂ）ｇ＝０．５７５，b6邋１０００Ｈｚ邋時(shí)的電壓邐Ｃ）ｇ＝０．５７５，b6２０００Ｈｚ邋時(shí)的電壓逡逑圖２．６不同斬波頻率下的直流環(huán)節(jié)電壓變化情況逡逑Ｆｉｇ．邋２．６ＤＣ邋ｌｉｎｋ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎ邋ｕｎｄｅｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｃｈｏｐｐｉｎｇ邋ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ逡逑原則上來說斬波頻率越大越好，但是斬波頻率過大，開關(guān)損耗越多。ｉｇｂｔ導(dǎo)通時(shí)逡逑有通態(tài)損耗，在關(guān)斷過程，電壓、電流不是瞬時(shí)變化，存在開關(guān)損耗［１９］。頻率越高，逡逑損耗越大，根據(jù)仿真結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，本文確定ＩＧＢＴ的開關(guān)頻率為２ｋＨｚ，上節(jié)仿真己證明逡逑該頻率可以滿足最大占空比時(shí)的調(diào)壓，并且在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)室，溫度不超過６５°Ｃ。逡逑１７逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2830765