地铁永磁牵引系统复矢量电流环稳定性研究.docx

地铁永磁牵引系统的核心是内置式永磁同步电机（IPMSM），因其高效能和快速响应等特性在轨道交通中广泛应用。然而，IPMSM的非线性和耦合性导致控制难度增加，特别是在高速运行时，耦合效应加剧，影响电流环的稳定性。为了解决这个问题，研究者们采用了复矢量的分析方法来建立电机和电流控制环的模型。 复矢量电流调节器的设计基于零极点对消原理，通过引入随电机转速变化的复零点来抵消模型中的耦合项，实现定子电流励磁分量和转矩分量的有效解耦。这样不仅能改善电流环的耦合特性，还能提升整个系统的控制性能。 然而，地铁永磁牵引系统的特殊性，如大功率、低开关频率、复杂的运行工况，以及在恶劣线路条件下的稳定性要求，使得开关频率的降低会加剧延时效应，恶化电流环解耦性能，可能破坏系统稳定性。文献中提到，通过角度补偿和离散控制器的设计，可以在一定程度上消除数字控制延迟的影响，实现高速条件下的解耦控制。 文章深入探讨了在地铁永磁牵引系统应用背景下的低载波比和变速运行条件对IPMSM复矢量电流调节器稳定性的影响。推导了基于复矢量电流控制器的电流环闭环传递函数，分析数字延时对系统稳定性的影响，并确定了稳定边界条件。接着，通过对永磁同步电机机械运动方程的线性化，推导了系统闭环传递函数，通过绘制零极点分布图，分析不同工况下的稳定边界。 实验验证了所提出的稳定边界条件的准确性和有效性，为地铁永磁牵引系统在实际应用中提供了理论指导，有助于优化控制策略，提高系统的稳定性和效率。通过这样的研究，可以更好地理解和解决IPMSM在复杂运行环境下的控制问题，确保地铁系统的可靠运行。