内燃机车辅助系统电源控制装置的研制

摘要

内燃机车辅助系统电机化，交流化是当前内燃机车的发展方向。本论文分析了几个机型的辅助系统供电方式及存在的不足，继而提出了一种新的供电方式：将三相PWM整流器引入了内燃机车辅助系统。 本文建立了电压型三相PWM整流器的数学模型，设计了电压电流双闭环控制的控制器，在dq坐标系下引入了电流状态反馈，同时用电网电压对其进行前馈补偿，实现了对电流的解耦。解耦后电流变成了独立的dq直流分量，不仅在稳态时能够精确的跟踪电流指令，实现无静差，而且动态响应速度快。 介绍了主电路拓扑和控制装置组成，详细介绍了控制电路的组成，主要由主控板，电源板，输入输出板和母板组成，其中主控板是整个控制的核心，分析了中央处理单元，模拟信号调理单元，逻辑保护单元和通讯单元的电路原理和主要器件参数的选取。 采用空间电压矢量定向的PWM整流控制策略，提出了一种便于实现空间电压矢量定向的数字化算法，大大简化了计算。该控制策略下的三相PWM整流器，其电压和电流都具有良好的响应性能，电流畸变程度小，电压稳定。 从同步电机的数学模型出发，就变频起动过程，脉冲整流过程和斩波充电过程对系统控制策略进行了详细的阐述，变频起动过程是系统运行的第一个工况，主要有转子初始位置检测，恒压频比起动，弱磁控制等几个部分，分别就这几个部分的控制原理，实现方法作了介绍。脉冲整流过程是系统运行的第二个工况，在分析了同步电机的数学模型的基础上，本文提出了一种新的PWM整流器控制策略。 在现场进行了实验调试，实验结果表明本论文采用的控制策略完全正确，达到了控制目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章引言

1.1课题背景

1.2课题介绍

本章小结

第二章三相PWM整流器的工作原理与控制策略

2.1 PWM整流器概述

2.2 PWM整流器的分类

2.3 PWM整流器工作原理

2.4三相电压型PWM整流器的数学模型

2.4.1 ABC静止坐标系的低频模型

2.4.2 两相坐标下低频数学模型

2.4.3 基于开关函数定义的高频通用数学模型

2.4.4 两相dq坐标系的PWM整流器高频数学模型

2.5电压电流双闭环控制系统的设计

2.5.1电流内环的设计

2.5.2电压外环的设计

本章小结

第三章硬件电路

3.1主回路介绍

3.2控制电路

3.2.1 主控板

3.2.2 电源板

3.2.3 IO板

3.2.4 母板

本章小结

第四章控制策略的研究

4.1电压空间矢量调制变频调速系统的分析

4.1.1 SVPWM控制策略的引入

4.1.2 电压矢量与磁链矢量的关系

4.1.3 SVPWM基本原理

4.1.4 SVPWM的调制流程

4.1.5 过调制控制

4.2系统控制策略

4.2.1变频起动过程

4.2.2脉冲整流过程

4.2.3斩波充电过程

4.3控制系统软件组成

4.3.1主程序流程

4.3.2定时器T1中断处理程序流程

4.3.3故障判断及处理程序流程

本章小结

第五章实验结果及分析

5.1实验概况

5.2实验内容与波形分析

5.2.1逆变起动实验

5.2.3脉冲整流实验

5.2.4蓄电池恒流/恒压充电实验

5.2.5全工况模拟试验及其它项目实验

第六章总结

6.1对前边工作的总结

6.2存在的不足

参考文献

附录实物照片

作者简历