1引言
直至近年，在国家政策鼓励及中国南车、北车等轨道交通装备制造企业的大力推进下，我国才逐渐完成了牵引电传动系统的自主研发，既而基本实现了地铁整车国产化，但与米用国外诸如三菱、日立等公司所研制的牵引电传动系统的地铁车辆相比，在动态性能、安全性、可靠性、稳定性以及节能效果等很多方面仍相距甚远，。究其原因在于我国轨道交通行业及相关科研院所、高校对地铁车辆牵引电传动系统核心控制技术的研究起步较晚、基础较差，而且国外公司为保证其在中国激烈的城轨交通市场竞争中拥有主动权，对相关技术一直采取垄断及封锁措施。鉴于当下我国自主研制的牵引电传动系统与进口产品在关键控制技术上的差距，国内地铁车辆仍大量采用国外牵引变流器产品，这不仅增加了地铁建设及设备维护的成本，还对我国轨道交通行业的发展造成极为不利的影响。由此可见，长期依赖进口并非长远之计，必须尽快推进国内地铁车辆牵引电传动系统关键控制技术的研究、优化及自主创新。
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2面向低开关频率的离散全阶转子磁链观测器设计
2.1低开关频率下离散全阶转子磁链观测器现存问题分析
异步电机复矢量模型极点分布规律的特殊性导致以电机模型为基础的全阶转子磁链观测器如采用一阶前向欧拉离散化方法，将在电机运行至中、高速区段不稳定，观测结果发散且不收敛。—阶前向欧拉离散化方法的离散误差不仅随电机运行转速的逐渐增加而增大，同时还受到迭代计算周期T设置的影响，即当电机运行在相同转速情况下，迭代计算周期越大离散误差越大。如果实际地铁牵引传动控制系统中微处理器迭代计算频率设置较低，则当异步电机运行至中、高速区段时，基于一阶前向欧拉离散化方法的全阶转子磁链观测器具有较大的离散误差，既而直接造成观测结果严重偏离真实值。如果单纯采取提高微处理器迭代计算频率的方法以实现降低离散误差的：标，则会大幅度加重微处理器计算负荷。
2.2基于状态空间拆分重组的改进型离散全阶转子磁链观测器
图2-8给出了基于一阶前向欧拉离散方法的全阶转子磁链观测器和基于改进型离散化方法的全阶转子磁链观测器在离散时间域下的极点分布对比仿真结果。分析可知，前者在电机运行至中、高速区段时，部分极点将分布于Z域下单位圆即李雅普诺夫间接法规定的稳定区域之外，从而使得观测器出现不稳定现象；而后者则利用基于状态空间拆分重组的改进型离散化方法改变了观测器在离散时间域下的极点分布，既而使得所有极点在异步电机运行的全速度范围内都分布于稳定区域之内，最终确保了离散全阶转子磁链观测器的稳定性。
3基于复矢量的电流环离散控制技术...61
3.1异步电机电流解耦控制现存问题分析......62
3.2改进型离散电流控制器设计.........72
4面向地铁车辆的防滑防空转控制技术研究..........93
4.1地铁车辆轮轨黏着分析......93
4.2基于架控模式的地铁车辆动力学模型建立......95
5地铁牵引电传动系统的稳定性分析与控制...........123
5.1牵引电传动系统主电路稳定性分析.....123
5地铁牵引电传动系统的稳定性分析与控制
5.1牵引电传动系统主电路稳定性分析
为确保在不同的地铁车辆运行工况下，滤波电路均能够承受标准所规定的过电压和瞬变，并保持较低的直流侧谐振频率且有效抑制高次谐波对电网的影响，通常会选择空心电抗器且电感值较大；伴随着新型薄膜技术的成熟及成本的降低，适用于中、高压变流装置的膜式直流滤波支撑电容器已经普遍被应用，虽然大容量的支撑电容可以进一步降低谐振频率且使直流侧电压更为平稳，但不利于装置轻量化及功率密度提高，因此，基于地铁车辆牵引变流装置本身空间及重量的限制，支撑电容通常会选择电容值相对较小的膜式电容器。与此同时，为避免能量过多损耗，线路电阻与滤波电感内阻之和即直流侧等效电阻值也不宜设计过大，一般为几十毫欧。
5.2直流侧输入滤波器牵引变流器异步电机系统建模
下文将在上述系统综合线性化模型的基础上，针对地铁牵引电传动系统进行准确、全面的稳定性分析，深入研究直流侧输入滤波器参数设计以及异步电机矢量控制策略对系统稳定性的影响，并提出一种新型的稳定性控制策略，从而使系统处于任何运行工况下，都具有良好的稳定裕度，确保地铁车辆稳定运行。由此可见，当地铁牵引电传动系统处于牵引工况时，随着异步电机转速的增加，输出功率亦随之增加，系统将从稳定状态逐渐过渡到非稳定状态，产生振荡现象。同时，载荷的增加将促使异步电机输出转矩的增加，从而使得相同速度点的输出功率增大，导致系统在更低的速度点即进入非稳定区，产生振荡现象。既而说明：地铁牵引电传动系统直流侧滤波器输出阻抗与牵引变流器异步电机输入阻抗在牵引工况下并不匹配。
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6结论与展望
围绕地铁牵引电传动系统各项关键控制技术展开研究，通过大量的模型仿真及地面、现场实验对研究成果进行了验证，从而获得以下成果：
(1) 面向牵引变流器低幵关频率工况，提出一种基于状态空间拆分重组的改进型离散全阶转子磁链观测器，其不仅观测结果稳定收敛、离散误差较小且计算简单，易于工程实现；同时，通过设计反馈增益矩阵完成了观测器极点优化配置，从而在一定程度上改善了电机参数敏感性，最终使得牵引传动控制系统可以在有限迭代计算频率下，异步电机运行全速度范围内获得准确的转子磁链信息。面向牵引变流器低幵关频率工况，提出一种基于零极点对消原理的电流控制器设计方法，其不仅可以消除旋转坐标系下d、q轴电流之间的親合，而且具有良好的动态响应；同时，引入双线性离散化方法完成其数字化实现，最终使得电流环系统可以在有限控制频率下实现异步电机转矩与磁链的独立控制。
(2) 针对地铁牵引电传动系统，完成了直流侧输入滤波器牵引变流器异步电机系统综合线性化模型建立；采用基于级联电气系统环路增益的稳定性分析方法，深入研究了直流側滤波器参数设计与异步电机矢量控制策略对系统稳定性的影响，最终提出了一种基于阻抗匹配的稳定性控制策略，从而使系统在异步电机运行全速度范围、全工况下皆能维持稳定运行。
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参考文献（略）