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《北京交通大学》 2010年
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地铁动车牵引传动系统分析、建模及优化

林文立  
【摘要】: 地铁动车牵引传动系统是车体和车辆的核心,是车辆国产化的重点和难点。论文分析了地铁动车独特的轮轨粘着特性和牵引电机负载特性,完整而准确的建立了地铁动车牵引传动系统模型,深入研究了再粘着优化控制和牵引电机并联控制策略,并针对牵引电传动系统设计中的核心问题:“车辆牵引/制动特性曲线设计”、“变流器与牵引电机合理匹配”、“牵引电机额定转差率设计”等,提出了与之相应的优化设计方法,获得了以下成果。 地铁动车一般采用的架控模式,论文建立了“双轴模型”进行粘着控制研究,在分析传统防滑/防空转策略不足的基础上,提出一种基于全维状态观测器的再粘着优化控制方法。通过恰当的极点配置,使得观测器具有良好的稳定性和收敛性,在此基础上针对机械参数变化和负载扰动对控制系统性能进行研究,结果表明所提出的再粘着优化控制满足地铁实际应用需求。为深入地研究牵引特性和车体动力性能,借助MATLAB工具,建立了地铁动车牵引传动系统模型,并进行了各种工况仿真,结果表明再粘着优化控制方法达到了理想的控制效果。 地铁架控模式下并联运行的牵引电机存在转矩不平衡,牵引转矩大的动轴常因超出粘着极限而发生空转/打滑,论文分析了产生不平衡的原因,推导出转矩不平衡度与动轮轮径差、电机转差率三者之间的数学关系,基于再粘着优化控制,提出一种带励磁补偿的电机并联优化控制方法:根据轮径差值大小及网压、车速等适当降低电机控制的励磁给定,从而增大转差频率(转差率),降低电机间的转矩不平衡,最后进行了仿真研究和试验。 为设计节能型地铁列车,总结出一种地铁车辆牵引/制动特性曲线的设计方法,在满足列车可用粘着校核以及不降低列车动力性能的前提下,通过牵引控制充分利用车辆电气制动再生回馈电能,减少闸瓦磨损和“二次能耗”。技术经济分析的结果表明,车辆制动特性曲线优化可达到节能降噪的目的。 与干线铁路机车不同,地铁列车具有负载断续及短时过载的特点,论文总结出一种适用于地铁牵引变流器与牵引电机“系统匹配”的方法:在动车牵引传动系统设计之初,以车辆特性曲线为依据,变流器的容量参考电机制动峰值功率来设计,而牵引电机则按照“小电机匹配”方式来选择额定点的最大转矩倍数(颠覆转矩),更加强调变流器的安全裕度及电机容量的充分利用。综合考虑地铁动车牵引传动系统设计、电机并联优化控制和易于维护等因素,提出了牵引电机额定转差率的设计方法,并进行的牵引电机特性试验。 研制了一套适用于地铁B型车的牵引变流器,对主电路、控制系统、监控界面和牵引计算软件等进行了详细的设计,对牵引特性、电机矢量控制和变流器温升等进行了试验,并对试验结果进行了分析。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U260.14

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前7条
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要报纸全文数据库 前1条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张伟杰;电机架悬在地铁动车中的可行性研究[D];西南交通大学;2013年
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