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基于MVB的牵引控制单元的研究

作　者: 韩蕾
导　师: 李常贤
学　校: 大连交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 列车通信网络TCN 多功能车辆总线MVB 牵引控制单元TCU Matlab仿真 Multiprog编程
分类号: U266.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


现代高速列车不断的朝着三个方向快速的发展,即高速化、自动化和舒适化的发展方向。因此实现列车控制系统的智能化、网络化、信息化和安全化成为重中之重。列车的牵引变流及其网络控制技术是动车组的关键技术之一,能够直接影响到动车组的安全行驶。因此开展牵引变流系统与网络控制技术相结合的应用研发工作具有非常重大的现实意义。本文首先基于Matlab/Simulink构建了动车组牵引控制单元的部分电路，包括四象限整流器和牵引逆变器的设计与仿真。其中四象限脉冲整流器的直流侧电压输出模块利用了两种算法来实现,分别是瞬态直接电流控制算法和预测直接电流控制算法,调制方法采用的是SPWM调制；牵引逆变器采用的是间接转子磁场定向控制算法及电流磁滞跟踪技术PWM技术实现。然后在基于列车通信网络标准(TCN)的基础上,在MVB网络控制开发平台上,用Multiprog软件建立了Matlab与TCU之间的数据通信模块。最后在MVB网络控制开发平台上,用Multiprog软件实现了其中四象限脉冲整流器的瞬态直接电流控制模块和牵引逆变器的电机间接矢量控制模块的PLC编程。Matlab的仿真结果表明在四象限脉冲整流器中用瞬态直接电流控制算法和预测直接电流控制算法都能够在0.7s左右得到比较稳定的直流侧电压3600V；对三相半桥式牵引逆变器模块的Matlab仿真可以得到稳定的线电流,实现了电机间接矢量控制模块的要求。并能够通过以太网实现Matlab与TCU之间的数据通信。本文通过对列车通信网络TCN的研究和牵引控制单元中部分电路的设计及仿真,在Matlab中搭建了电动车组牵引变流及控制系统的仿真平台,较好的完成了四象限脉冲整流器和牵引逆变器的仿真测试,并在MVB网络控制开发平台中用PLC编程同步实现,为牵引变流系统与网络控制的结合提供了一定的基础。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 引言  9-11
  1.2 国内外列车通信网络的发展概况  11-13
    1.2.1 国外列车网络技术的发展  11-12
    1.2.2 我国列车网络技术的应用  12-13
  1.3 电力牵引交流传动与控制系统的发展概况  13-16
    1.3.1 电力牵引传动系统的发展历史  13-14
    1.3.2 电力牵引交流传动与控制系统的概述  14-15
    1.3.3 牵引传动系统的发展前景  15-16
  1.4 本文主要内容  16-17
  本章小结  17-18
第二章 列车通信网络(TCN)技术  18-28
  2.1 列车通信网络的体系结构  18-20
  2.2 多功能车辆总线MVB  20-24
    2.2.1 MVB概述  20-21
    2.2.2 MVB物理层  21-22
    2.2.3 MVB帧  22
    2.2.4 MVB的媒体访问控制  22-24
  2.3 绞线式列车总线WTB  24-27
    2.3.1 WTB物理层  24
    2.3.2 WTB帧  24-25
    2.3.3 WTB报文  25
    2.3.4 WTB的媒体访问控制  25-26
    2.3.5 WTB列车初运行  26-27
  本章小结  27-28
第三章 MVB网络控制开发平台  28-34
  3.1 概述  28-29
  3.2 Multiprog软件介绍  29-32
    3.2.1 Multiprog软件的特点  29-30
    3.2.2 PLC编程过程简介  30-32
  3.3 Matlab/Simulink软件  32-33
  本章小结  33-34
第四章 牵引控制单元的工作原理及工作过程分析  34-45
  4.1 牵引变流器简介  34-35
  4.2 脉冲整流器的工作原理  35-39
  4.3 牵引逆变器的工作原理  39-43
    4.3.1 两电平牵引逆变器的结构及工作原理  40-41
    4.3.2 两电平牵引逆变器SPWM控制  41-43
  本章小结  43-45
第五章 牵引控制单元的设计及仿真  45-61
  5.1 脉冲整流器的设计及仿真  45-48
    5.1.1 Matlab中脉冲整流器模块的建立  45-46
    5.1.2 用瞬态直接电流控制算法实现的直流侧电压的输出  46-47
    5.1.3 用预测直接电流控制算法实现的直流侧电压的输出  47-48
  5.2 牵引逆变器的设计及仿真  48-53
    5.2.1 Matlab中牵引逆变器模块的建立  48-49
    5.2.2 Matlab电机间接矢量控制模块的建立  49-53
  5.3 TCU与Matlab通信模块的建立  53-54
  5.4 MVB网络控制开发平台中的PLC编程  54-60
    5.4.1 瞬态直接电流控制模块的PLC编程  54-57
    5.4.2 电机间接矢量控制模块的PLC编程  57-60
  本章小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-65
攻读硕士学位期间发表的学术论文  65-66
致谢  66

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 机车工程 > 动车、动车组（动力列车） > 电动车与电动车组
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