牵引电机谐波转矩对高速列车转向架关键部件振动特性研究

发布时间：2023-06-04 22:24

　　随着我国高速铁路的迅猛发展,为进一步提高动车组的运行品质与列车动力学性能,使得牵引传动系统成为研究重点之一。牵引电机作为高速列车传动系统中动力驱动的重要部件,对于电机运行特性的研究一般仅考虑在理想正弦电压下,或者是非正弦电压供电时的基波分量,当逆变器向牵引电机供电时,电机所获得的电压或电流除基波分量外,还会含有较大的谐波分量。这些谐波分量不仅会使得电机能耗增加,其产生的谐波转矩会引发转子振动噪声、缩短电机寿命以及转向架部件的高频激振。因此,本文考虑牵引电机谐波转矩的影响,对齿轮箱体、牵引电机及构架等转向架关键部件的振动特性进行研究,主要内容如下:首先,考虑电机转子、主从动齿轮和车轮负载建立传动系统简化模型;依据SPWM控制原理推导三相逆变器输出相电压双重傅里叶级数表达式,并建立异步电机等值电路,推导计算等值电路中谐波电流、稳定谐波转矩及振动谐波转矩。其次,基于车辆系统动力学理论建立包括柔性齿轮箱体与柔性轮对在内的刚柔耦合动力学模型,并通过平稳性计算检验模型的合理性与准确性;基于直接转矩控制理论,依次介绍低速、高速以及弱磁三个速度区间内的控制方案,建立牵引电机全速度控制模型,并在此基础上...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号说明
第一章 绪论
    1.1 论文选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要工作
第二章 高速列车牵引传动系统谐波分析
    2.1 高速列车牵引传动系统
        2.1.1 齿轮传动系统
        2.1.2 传动系统等效模型
    2.2 牵引逆变器谐波分析
        2.2.1 SPWM控制技术工作原理
        2.2.2 三电平SPWM逆变电压谐波分析
    2.3 牵引电机谐波分析
        2.3.1 异步电机等值电路
        2.3.2 谐波电流
        2.3.3 谐波转矩
    2.4 本章小结
第三章 仿真模型的建立
    3.1 车辆系统动力学模型
        3.1.1 高速列车整车模型建模
        3.1.2 车辆稳定性检验
    3.2 异步牵引电机控制模型
        3.2.1 异步电机数学模型
        3.2.2 异步牵引电机控制策略
    3.3 机电耦合模型
    3.4 本章小节
第四章 谐波转矩对转向架振动特性影响分析
    4.1 典型工况对比分析与验证
        4.1.1 齿轮箱体振动特性影响分析
        4.1.2 牵引电机振动特性影响分析
        4.1.3 构架端部振动特性影响分析
    4.2 不同匀速工况对比分析
        4.2.1 振动加速度均方根值分析
        4.2.2 6倍基波频率振动转矩影响分析
    4.3 加速工况对比分析
        4.3.1 纵向振动分析
        4.3.2 垂向振动分析
    4.4 本章小结
第五章 牵引电机悬挂参数对转向架部件振动特性影响分析
    5.1 悬挂节点径向刚度影响分析
        5.1.1 电机横向减振与止挡影响分析
        5.1.2 不同速度下转向架部件振动特性分析
        5.1.3 不同曲线轨道半径下通过性能影响分析
    5.2 悬挂节点轴向刚度影响分析
        5.2.1 不同车速下转向架部件振动特性分析
        5.2.2 车轮多边形影响分析
    5.3 悬挂节点阻尼影响分析
        5.3.1 转向架部件振动特性分析
        5.3.2 动力学性能分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
个人简历在读期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3831137