[00734264]电力牵引控制系统创新实验平台建设及其应用

该项目在湖南省科技计划重点项目“电动汽车用永磁电机协同耦合设计及节能控制技术(2015GK3033)”、湖南省科技计划一般项目“车用内置式永磁同步电机节能技术应用服务平台(2012CK4043)“、湖南省教育厅优秀青年项目“小惯量伺服系统高性能非线性控制技术(11B111)”项目、湖南省科技厅科研平台与人才计划项目“多电源地区电网运行与控制湖南省重点实验室”(2016TP1023)、湖南省教育厅科学研究重点项目“车用内置式永磁同步电机宽调速效率优化控制研究(16A191)”等项目的支持下，综合运用电机设计、电力拖动、电力电子、运动控制、控制理论、数字信号处理器和计算机仿真等理论，历时10年多，对电力牵引控制系统创新实验平台建设及其应用进行科技攻关。获得具有代表性的四大关键技术，即电力牵引控制系统牵引电机创新设计技术，电力牵引控制系统创新硬件平台设计技术，电力牵引控制系统硬件在环无缝连接快速开发实现技术和电力牵引控制系统平台应用技术，以提升电力牵引控制系统的动稳态性能、快速开发及降低测试风险的能力。关键技术达国内领先水平，主要成果有： (1)电力牵引控制系统牵引电机创新设计技术。提出基于多领域、多层面集成优化的先进电机设计理念及其方法，实现电机的电磁、机械强度、散热能力与控制策略等不同领域的一体优化设计，从电机概念设计、电机本体多物理场与驱动电路的耦合仿真分析、电机系统仿其与应用控制等不同层面进行设计论证，解决高牵引电机系统极限设计的多领域精确分析以及多层面集成仿真的深层处技术难题。 (2)电力牵引控制系统创新硬件平台设计技术。提出特殊的逆变桥设计技术，显现创新实验平台的多功能、高性价比的技术特点。为实现电力牵引控制系统多功能创新平台的要求，整个创新平台硬件系统由三大部分组成：一是主电路部分，采用交-直-交结构，三相或单相交流电，经不可控整流，变成直流电后，经电容滤波，变成稳定的直流电，最后经过具有五相桥的逆变电路实现逆变，五相逆变桥具备了验证三相、四相或五相异步电机或同步电机控制策略的硬件能力，具有多功能、高性价比的技术特点。 (3)电力牵引控制系统硬件在环无缝连接快速开发实现技术。提出电机电磁优化设计技术、多电机控制策略仿真技术、控制算法的DSP及C语言快速编程实现技术和硬件在环实验技术，获得优良的控制性能，提升电力牵引控制系统的快速开发能力，缩短电力牵引控制系统的研发周期。 (4)电力牵引控制系统平台应用技术。基于Simplorer、Matlab/Simulink、CCS、FPGA及DSP技术，建立电力牵引控制系统创新平台应用技术，提升电力牵引控制系统研发的自主创新能力，解决制约电力牵引控制系统性能提高及研发周期长的技术颈瓶。该项目发表科研论文20余篇，获得授权发明专利1项，授权实用新型专利5项。 科研成果运用于电力牵引控制系统上，提升了电力牵引控制系统动稳态性能、快速研发及降低测试风险能力，并在电驱动系统相关企业和高校教学得到了广泛应，取得了显著的经济和社会效益。