高速動車組牽引電機控制研究范文

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《電氣應用雜志》2014年第十二期

一、高速動車組牽引電機的基本原理

高速動車組牽引電機的電壓模型為式中，uds和udr分別為定子和轉子的d軸電壓;uqs和uqr分別為定子和轉子的q軸電壓;ids和idr分別為定子和轉子的d軸電流;iqs和iqr分別為定子和轉子的q軸電流;ψds和ψdr分別為定子和轉子的d軸磁鏈;ψqs和ψqr分別為定子和轉子的q軸磁鏈;Rs為定子的電阻;Rr為轉子的電阻;p為微分算子;ωs為高速動車組牽引電機的同步頻率;ωsl為滑差頻率。高速動車組的牽引電機的磁鏈模型。

二、高速動車組牽引電機模糊PID控制器的設計

1.模糊PID控制系統的設計根據高速動車組牽引電機控制的需求，設計了相應模糊PID控制系統，如圖1所示。控制系統的輸入變量為高速動車組牽引電機的電磁轉矩的誤差e(t)和轉矩誤差變化率ec(t)，控制系統的輸出變量取為ΔkP(t)、ΔkI(t)和ΔkD(t)，Tzr(t)為牽引電機轉矩的預設值，Tze(牽引電機轉矩的反饋值，所以，牽引電機轉矩的誤差計算公式為2.模糊變量的設置模糊PID控制系統的輸入變量和輸出變量為{NL，NM，NS，ZE，PS，PM，PL}(15)式中，NL、NM、NS、ZE、PS、PM、PL分別為負大、負中、負小、零、正小、正中、正大。取三角形隸屬度函數，e(t)和ec(t)的論域設置。

三、高速動車組牽引電機控制仿真

以某高速動車組為研究對象，對其進行控制仿真研究，高速動車組的總質量為3840t，車輪直徑為0.85m，牽引電機的數量為14臺，傳動比為2.884，傳動效率為0.96。高速動車組牽引電機的參數如下:額定功率 550kW，額定電壓為2700V，額定頻率為140Hz，額定轉矩為820N•m，定子電阻為0.20Ω，定子漏感為1.34mH，轉子電阻為0.22Ω，轉子漏感為0.85mH，互感為26mH，極對數為2。高速動車組牽引電機控制仿真結果如圖2所示。從圖2可以看到，利用模糊PID控制系統對高速動車組牽引電機進行控制仿真相對于傳統的PID控制系統具有響應時間短，超調量小的特點，能夠滿足高速動車組運行的需求。

四、結束語

將模糊控制和PID控制融合起來構成的模糊PID控制系統應用于高速動車組牽引電機控制中，利用Matlab軟件編制了相應仿真程序，進行控制仿真分析，結果表明，模糊PID控制系統具有較好的控制效果，能夠保證高速動車組平穩運行。

作者：周敘國單位：貴州工業職業技術學院