考虑轮径与电机参数差异的并联电机运行控制方法研究

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高速列车牵引传统系统多采用单台逆变器驱动两台或四台异步电机并联运行的方式,以达到简化结构、降低成本以及减轻质量的目的。在电机并联运行方式下,由于存在轮径和电机参数的差异,导致各电机间的输出转矩发生偏差且平均转矩输出与指令值间也会存在稳态误差,影响了高速列车牵引性能的发挥。为了解决上述问题,需要分析轮径与电机参数差异的影响,并对并联电机运行方式下的控制策略进行研究。本文提出了一种结合磁场定向校正的并联电机加权矢量控制策略。首先建立了基于高速列车牵引电机传动机构的动力学模型,定性与定量分析了轮径与转子电阻差异对并联电机转矩偏差的影响,分析了转子电阻不准对磁场定向和转矩输出稳态误差的影响;其次,采用加权矢量控制,研究了权重系数的合理分配方法,并推广到多电机并联运行模式,通过实时改变权重系数来抑制因轮径差产生的并联电机转矩输出偏差;第三,针对转子电阻差异,采用了基于定子电流与转子磁链点乘模型的磁场定向校正方法并应用于电机并联运行方式下,消除了并联电机平均输出转矩的稳态误差;提出了结合磁场定向校正的加权矢量控制策略,该策略综合考虑轮径差与转子电阻差异的影响,可以在保证并联电机平均转矩输出与指令值一致的前提下,抑制并联电机间的转矩偏差,改善并联电机的运行工况;最后,在实验室搭建了5.5kW并联电机实验平台,通过实验验证了电机并联运行方式下结合磁场定向校正的加权矢量控制策略的正确性与有效性。
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