機(jī)車牽引電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行控制研究

【摘要】：牽引電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)是機(jī)車輔助傳動系統(tǒng)的主要組成部分,為確保機(jī)車正常運(yùn)行起重要作用,其性能的好壞直接影響機(jī)車的經(jīng)濟(jì)性、可靠性。冷卻風(fēng)機(jī)由異步電機(jī)驅(qū)動,異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)有很好的節(jié)能運(yùn)行特性。目前國內(nèi)外開始重視機(jī)車輔助傳動異步電機(jī)節(jié)能運(yùn)行控制研究,以減少輔助功率的消耗,提高機(jī)車的經(jīng)濟(jì)性。本文研究基于牽引電機(jī)溫升的冷卻風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行控制方法,通過變頻調(diào)速實(shí)時調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速來提高輔助傳動系統(tǒng)的能量利用率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗運(yùn)行。 文中詳細(xì)說明了機(jī)車輔助傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),并對異步電機(jī)傳動控制系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行控制方法進(jìn)行了綜述。介紹了基于電機(jī)數(shù)學(xué)模型的損耗最小法、在線搜索法以及基于整個控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的優(yōu)化控制策略,并對其各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比。考慮到電機(jī)溫升檢測的傳統(tǒng)方法存在需添加相應(yīng)軟硬件、成本高的問題以及有限元法具有實(shí)時性差的缺點(diǎn),本文采用了等效熱路法。等效熱路法計算簡單,實(shí)時性好,但這種方法沒有考慮電機(jī)交變電流引起的集膚效應(yīng)對電機(jī)轉(zhuǎn)子銅損耗即轉(zhuǎn)子溫升的影響,以及轉(zhuǎn)子通風(fēng)口部分堵塞時對電機(jī)溫升的影響。故本文改進(jìn)了電機(jī)溫升檢測熱路法,建立了具有轉(zhuǎn)子電阻校正以及考慮轉(zhuǎn)子通風(fēng)口部分堵塞的牽引電機(jī)溫升模型,設(shè)計了冷卻風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)模糊控制策略,利用變頻調(diào)速系統(tǒng)的特性,提出了基于牽引電機(jī)溫升的冷卻風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能運(yùn)行控制策略。 利用MATLAB/Simulink平臺搭建控制系統(tǒng)的仿真模型,計算牽引步電機(jī)溫升變化時冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行的頻率,分析了變頻控制的節(jié)能效果。仿真結(jié)果表明,提出的控制策略可以降低通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的能耗,具有較好的節(jié)能效果,且該方法在牽引電機(jī)溫控過程中具有較強(qiáng)的抗干擾能力和良好的控制精度,可以保證牽引電機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)熱滿足安全設(shè)計要求。圖31幅,表4個,公式98個,參考文獻(xiàn)60篇。 【關(guān)鍵詞】：牽引電機(jī) 輔助傳動 電機(jī)溫升 節(jié)能運(yùn)行控制 異步電機(jī)
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U260.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 論文課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 機(jī)車輔助傳動系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 異步電機(jī)基本控制策略14-17
• 1.4 牽引電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行控制研究17-19
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容19-20
• 2 異步電機(jī)傳動系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行控制方法20-30
• 2.1 基于模型的效率優(yōu)化控制20-24
• 2.1.1 功率因數(shù)法20-22
• 2.1.2 損耗模型法22-24
• 2.2 基于搜索法的效率優(yōu)化控制24-26
• 2.2.1 輸入功率最小搜索法24-25
• 2.2.2 定子電流最小搜索法25-26
• 2.3 基于牽引電機(jī)溫升的冷卻風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制26-28
• 2.4 異步電機(jī)節(jié)能運(yùn)行控制方法比較28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 電機(jī)溫升檢測熱場分析方法30-45
• 3.1 電機(jī)溫升傳統(tǒng)檢測方法30-33
• 3.2 電機(jī)溫升有限元檢測方法33-36
• 3.3 電機(jī)溫升熱場分析檢測方法36-43
• 3.3.1 熱場分析法36-37
• 3.3.2 改進(jìn)的熱場分析法37-41
• 3.3.3 改進(jìn)的熱場分析法的仿真41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 4 基于牽引電機(jī)溫升的冷卻風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能運(yùn)行控制系統(tǒng)45-60
• 4.1 冷卻風(fēng)機(jī)傳動控制系統(tǒng)組成及工作原理45-48
• 4.2 冷卻風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)模糊控制48-54
• 4.2.1 冷卻風(fēng)機(jī)驅(qū)動電機(jī)數(shù)學(xué)模型48-49
• 4.2.2 模糊控制器的設(shè)計49-54
• 4.3 基于牽引電機(jī)溫升的冷卻風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行控制系統(tǒng)仿真分析研究54-59
• 4.3.1 牽引電機(jī)溫升控制系統(tǒng)的仿真研究55-56
• 4.3.2 系統(tǒng)節(jié)能效果分析56-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 5 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60
• 5.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 主要研究成果67-68
• 致謝68

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