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高速动车组牵引电机控制研究范文

时间:2022-08-07 10:46:56

高速动车组牵引电机控制研究

《电气应用杂志》2014年第十二期

一、高速动车组牵引电机的基本原理

高速动车组牵引电机的电压模型为式中,uds和udr分别为定子和转子的d轴电压;uqs和uqr分别为定子和转子的q轴电压;ids和idr分别为定子和转子的d轴电流;iqs和iqr分别为定子和转子的q轴电流;ψds和ψdr分别为定子和转子的d轴磁链;ψqs和ψqr分别为定子和转子的q轴磁链;Rs为定子的电阻;Rr为转子的电阻;p为微分算子;ωs为高速动车组牵引电机的同步频率;ωsl为滑差频率。高速动车组的牵引电机的磁链模型。

二、高速动车组牵引电机模糊PID控制器的设计

1.模糊PID控制系统的设计根据高速动车组牵引电机控制的需求,设计了相应模糊PID控制系统,如图1所示。控制系统的输入变量为高速动车组牵引电机的电磁转矩的误差e(t)和转矩误差变化率ec(t),控制系统的输出变量取为ΔkP(t)、ΔkI(t)和ΔkD(t),Tzr(t)为牵引电机转矩的预设值,Tze(牵引电机转矩的反馈值,所以,牵引电机转矩的误差计算公式为2.模糊变量的设置模糊PID控制系统的输入变量和输出变量为{NL,NM,NS,ZE,PS,PM,PL}(15)式中,NL、NM、NS、ZE、PS、PM、PL分别为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。取三角形隶属度函数,e(t)和ec(t)的论域设置。

三、高速动车组牵引电机控制仿真

以某高速动车组为研究对象,对其进行控制仿真研究,高速动车组的总质量为3840t,车轮直径为0.85m,牵引电机的数量为14台,传动比为2.884,传动效率为0.96。高速动车组牵引电机的参数如下:额定功率 550kW,额定电压为2700V,额定频率为140Hz,额定转矩为820N•m,定子电阻为0.20Ω,定子漏感为1.34mH,转子电阻为0.22Ω,转子漏感为0.85mH,互感为26mH,极对数为2。高速动车组牵引电机控制仿真结果如图2所示。从图2可以看到,利用模糊PID控制系统对高速动车组牵引电机进行控制仿真相对于传统的PID控制系统具有响应时间短,超调量小的特点,能够满足高速动车组运行的需求。

四、结束语

将模糊控制和PID控制融合起来构成的模糊PID控制系统应用于高速动车组牵引电机控制中,利用Matlab软件编制了相应仿真程序,进行控制仿真分析,结果表明,模糊PID控制系统具有较好的控制效果,能够保证高速动车组平稳运行。

作者:周叙国单位:贵州工业职业技术学院

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