摘要.. I
Abstract.. I
1 绪论. 1
1.1 论文研究的背景.1
1.2 论文研究的意义.1
1.3 电力机车电牵引传动系统的发展2
1.4 电力牵引传动系统的牵引电机控制策略3
1.5 本课题研究的主要内容.5
2 变频调速异步电动机的数学模型和矢量控制理论 6
2.1 三相异步电机的动态数学模型..6
2.2 坐标变换..8
2.2.1 坐标变换原理..9
2.2.2 Clarke变换及逆变换9
2.2.3 Park 变换及逆变换. 11
2.3 2R坐标下的数学模型12
2.4 2S坐标下的数学模型 14
3 电压空间矢量 PWM（SVPWM)控制技术的仿真研究.. 15
3.1 SVPWM基本原理15
3.1.1 电压与磁链空间矢量的关系15
3.1.2 逆变器的输出16
3.2 SVPWM 控制算法的MATLAB 实现.20
3.2.1 合成矢量 ref U 所处扇区 N 的判断.20
3.2.2 不同扇区内两个相邻电压矢量的作用时间 X、Y、Z 20
3.2.3 计算空间电压矢量切换点.22
3.3 SVPWM仿真结果分析.23
4 交流异步牵引电机矢量控制的实现. 27
4.1 矢量控制理论.27
4.2 矢量控制的基本方程.27
4.3 转子磁链观测模型..29
4.3.1 转子磁链的电压模型29
4.3.2 转子磁链的电流模型30
4.4 双闭环矢量控制系统的仿真分析..31
5 无速度传感器的矢量控制系统 36
5.1 基于转子磁链的MRAS异步电机转速辨识.. 36
5.2 仿真分析与研究37
6 模糊PI 调节器的设计.. 41
6.1 模糊控制的基本原理.41
6.2 模糊PI速度调节器的设计42
6.2.1 模糊化阶段的设计.43
6.2.2 模糊规则设计及其推理..44
6.2.3 反模糊化阶段的设计45
6.2.4 FUZZY—PI调节器结构的设计. 45
6.3 仿真结果分析46
7 论文总结与展望 50
7.1 论文总结50
7.2 论文展望50
参考文献. 52
致谢.53
1 绪论铁路作为国家重要的基础设施，国民经济的大动脉，大众化的交通工具，综合交通体系的骨干，近年来在我国得到了长足的发展。铁路运输以其长距离、大运量、快捷、安全、低耗环保的运输特点成为我国交通运输体系中的重要组成部分，在我国的交通运输体系中扮演着越来越重要的作用。同时，随着我国经济的发展，运输速度、运输能力和安全、舒适的乘车环境方面对铁路运输也提出了越来越高的要求的要求。而这几个方面也正是目前铁路运输发展的主要方向。
1.1 论文研究的背景自世界上第一条铁路诞生以来，作为载运工具的轨道牵引动力机车先后经历了蒸汽机车、内燃机车、电力机车三个发展阶段[11]。电力机车与电动车组的主传动控制系统称为电力牵引控制系统，其发展可分为交直流传动控制阶段及交流传动控制阶段[3]。1955 年，水银整流器机车的问世标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。1957年，晶闸管整流器的发明使电力牵引进入了电力电子时代，牵引电传动系统发生了根本性的技术变革，全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。交直流传动电力机车相继问世，日本、德国、法国、苏联等铁路发达国家均研制成功交直流传动电力机车并投入运行[3]。交流传动技术用于牵引传动是在 20 世纪 70 年代，联邦德国研制出了第一批交流传动内燃机车，经试运行后，证实了三相交流机车存在的牵引力大、粘着利用好、制动性能优越以及文修量小等一系列重大优点，从而掀起了研究三相交流电力机车的热潮。从20 世纪90 年代开始，铁路发达国家已不再生产交直传动电力机车和直流传动内燃机车，而是全部采用交流传动控制技术。随着变频技术的发展，交流异步电动机的控制性能已能够与直流电动机媲美，同时交流异步电动机具有结构简单、价格低廉、机械强度高、易文护、过载能力强、环境适应能力强等优点在牵引机车控制系统中，直流电机驱动电机车正在逐步被交流电机驱动电机车所取代[11]。1.2 论文研究的意义随着我国经济的发展和城市化进程的加快，我国城市的规模和人口在不断扩大，城市交通问题更加突出。城市交通问题的解决必须依赖公共交通的发展，大城市及特大城市还必须建设一个以轨道交通系统为骨干，以公共交通为主体，多种交通方式相互协调的综合交通系统，已成为共识。同时，经济的快速发展也为发展城市轨道交通奠定了雄厚的物质基础。自20 世纪末至 21 世纪初，我国城市轨道交通进入快速发展的建设高潮阶段。因此电力机车的运行性能对于整个铁路的运输至关重要。目前我国具有自主产权的高速列车有 CRH1、CHR2、CHR2-200、CHR3 和 CHR5型动车组，大功率交流传动电力机车有 HXD1、HXD2 以及 HXD3 型电力机车[3]。这些高速动车组合大功率电力机车融合了世界各国最先进的交流传动技术，成为我国高速动车组和大功率机车的系列品牌列车 基于智能控制的电力机车控制系统计(2):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_34056.html