目前,國內(nèi)內(nèi)燃調(diào)車機車多采用電勵磁同步發(fā)電機作牽引發(fā)電機,異步電動機作牽引電動機。但是勵磁同步發(fā)電機結(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)車機車上作牽引發(fā)電機。永磁同步電動機相較于異步電動機具有體積小、效率高、功率密度大等優(yōu)點,可以在內(nèi)燃調(diào)車機車上作牽引電動機。本文以某企業(yè)小功率、工礦用內(nèi)燃調(diào)車機車的永磁同步電機牽引傳動系統(tǒng)開發(fā)為背景,研究基于永磁同步電機的內(nèi)燃調(diào)車機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),使機車具有良好的電阻制動性能。本文在永磁同步電機的內(nèi)燃調(diào)車機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。為使機車充分發(fā)揮電阻制動能力,結(jié)合機車作業(yè)要求、粘著條件限制和永磁同步牽引電動機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,因牽引傳動控制單元(TCU)模塊已包含對電機控制的硬件設(shè)計,所以主要對制動斬波器進(jìn)行硬件設(shè)計,選擇TMS320F28335作為核心處理器,設(shè)計了電壓、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,確定運用直接占空比控制策略實現(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,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,并在該企業(yè)試驗臺架上進(jìn)行了電阻制動特性實驗,實驗結(jié)果表明本文所確定的控制策略和設(shè)計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)計方面的負(fù)擔(dān)。而永磁同步發(fā)電機結(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)車機車的永磁同步發(fā)電機丫？？５６０－４（�。ǎ海槔�，空載和輸出額定逡逑電流工作時相比較，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，勵磁同步發(fā)電機的外特性曲線。在內(nèi)燃調(diào)車逡逑機車牽引發(fā)電系統(tǒng)中若采用永磁同步交流牽引發(fā)電機，可免設(shè)常規(guī)電勵磁同步牽引發(fā)電逡逑機的勵磁發(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)電機的外特性曲線邐ｂ）勵磁同步發(fā)電機的外特性曲線逡逑圖１．１永磁同步發(fā)電機和電勵磁同步發(fā)電機特性逡逑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。與傳統(tǒng)的異步電動機相比，逡逑異步電動機的勵磁損耗降低了效率，而永磁同步電動機具有高轉(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‘電動機逡逑柴油機——：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牽引的內(nèi)燃調(diào)車機車，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)。機車在電阻制動工逡逑況下，電阻制動的控制包括牽引電機的控制和制動斬波器的控制。電機的控制是由牽引逡逑控制單元（以下簡稱ＴＣＵ）通過電機控制器完成的，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逡逑現(xiàn)的。論文工作針對某內(nèi)燃調(diào)車機車永磁牽引系統(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邋時的電壓邐Ｃ）ｇ＝０．５７５，b6２０００Ｈｚ邋時的電壓逡逑圖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)通時逡逑有通態(tài)損耗，在關(guān)斷過程，電壓、電流不是瞬時變化，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，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的調(diào)壓，并且在實驗室做實驗室，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