无速度传感器控制技术和其在大功率牵引传动中的应用研究.pdfVIP

电工文摘／产品与应用 无速度传感器控制技术 及其在大功率牵引传动中的应用研究 ■丁荣军桂卫华 摘要：首先介绍任大功率电力牵ljI交流传动中，速度传惑器任实际应用中存16E故障奉高的问咫，总结了采用无速度传感器控 制带来的诸多优点，接着分析r}1莉困外无速度传感器技术研究及其任轨道牵引传动中应用的现状，总结r异步电机转速f￡ 线估计的常用方法，分析r各种方法的优缺点和应用垧景。针财无速度传惑器技术任轨道牵ljI传动中应用的上要难点——电 动机锵速度币I投．零频附近稳定运行等进行分析，介绍rn前陶外解决这儿个难点的技术方案，总结r进·步提高转速估计 精度的方法，预测r无速度传感器技术往轨道奄引传动中应用的前景。 关健诃：异步Il王机电力牵引无速度传感器速度估计 中图分类号：u264．4 文做标志码：A 交流传动技术是实现铁路重载运输和高速牵引的基 车组、地铁列车、轻轨车中尤为可观。在提高系统可靠 础，在机车车辆行业，交流传动以其优越的运行性能、显著 性的同时相应地减少了生命周期花费。 的节能效果、低运营成本以及良好的可靠性和可维护性等 无速度传感器控制在轨道牵引传动中的应用必须要 优越性…zJ，对电力牵引领域产生了巨大的影响，成为机车 解决许多技术上的难题。转速是异步电机动态模型中一个 电传动技术发展的必然选择。在现有的电力牵引系统中， 非常关键的参数，高性能交流传动控制方法中的直接转矩 高性能控制技术依赖于位置速度传感器，而速度传感器却 控制需要转速信号进行准确的磁链计算，而磁场定向控制 是引起机车故障的主要根源之一，不能满足传动控制设备 也需要转速信号进行磁场位置计算，因此转速的测量误差 对可靠性的要求。日本曾对一些铁路运营公司因速度传感 或者计算误差将直接导致转矩控制性能的恶化。从而引起 器导致的故障进行过统计，结果显示每半年就有9起因速 转矩脉动、电机发热严重、电机过流等故障…。由于轨道 度传感器问题导致的故障…。因此，无速度传感器控制技 牵引传动控制的特殊性，无速度传感器控制还必须解决诸 术的研究成为电机控制理论和应用研究的热点方向…。 如过电分相后电机带速度重投、零速附近稳定发挥出额定 采用无速度传感器控制=E要的优点如下： 转矩、低速发电状态整个控制系统的稳定性等问题。 (1)减小了牵引电机的体积，提高了电机输出功率。 目前，国外几个主要技术领先的轨道牵引传动设备 通常速度传感器的厚度大约40mm左右，牵引电机的定 供应商如德国西门子，加拿大庞巴迪，日本三菱、东芝等 子大约200mm左右，去掉速度传感器后，同样尺寸的牵公司经过对无速度传感器技术进行的长期研究和实验． 引电机转矩可以提高20％。所以没有速度传感器的牵引 取得阶段性成果。1998年以来，陆续有采用无速度传感器 电机体积可以进一步减小。 技术的有轨电车、城市轻轨车、地铁车辆进行试验Io卅1。 (2)提高了传动控制单元(DCU)的系统町靠性。去掉而后西门予交通部又将无速度传感器技术应用于Boston 速度传感器后可以避免因为速度传感器机械故障导致的 和上海地铁三号线．由西门子交通部和德国鲁尔大学联 系统故障。 合开发的应用于更大功率的无速度传感器控制装置在西 (3)节约成本。不仅省掉了速度传感器的费用，同时 班牙地铁EMU(电动车组)也已经通过测试。 省掉了许多连接电缆的费用，这笔费用在动力分散电动 2008·377 产品与应用／电工文摘 链观测器的好坏直接决定转速估计的精度，(2)需要同 时进行电机参数的在线辨识，电机参数的变化严重影响