窄轨工矿电机车是一种重要的运输工具,主要用于采掘产业和隧道工程。目前我国窄轨工矿电机车大部分还一直沿用串激直流电机进行调速控制,这种调速方式是有级的,调速时有大量的电能消耗在串联电阻上,不仅费时、耗能、效率低,而且容易污染电网。交流异步电机以其结构简单、效率高、维护量小、能够适合于恶劣工作环境等特点,作为窄轨工矿电机车的牵引电机是一种非常合适的选择。因此,将使用直流电机的窄轨工矿电机车改造成交流电机调速系统是必然趋势,并且我国正在推行“十一五”规划,其中一项重要的任务就是节能降耗,目前对于采用窄轨工矿电机车作为运输工具的领域急需具有高性能、高效率、低功耗、对电网污染小的交流牵引变频器产品。本文正是针对这一课题进行了一些研究和探讨,从工程应用的实际出发,依据矢量控制原理,以TMS320F2812为核心,设计和开发了一套基于SVPWM控制的电力牵引调速系统。 本文首先介绍了电力牵引调速技术的发展,对矢量控制理论和实现方法进行了详细的介绍,并讨论了过调制原理以及过调制控制策略。根据交流电机控制的需要,设计了带有速度、电流反馈闭环的矢量控制系统,并给出了硬件和软件的实现方法。该系统的功率电路采用电压型的直-交变压变频结构,由限流电路、支撑电路、功率模块IGBT(BSM300GB120DLC)构成的逆变电路以及制动电路组成；控制电路则以DSP芯片TMS320F2812为核心,加上PWM信号发生电路、三相定子电流检测电路、直流母线电压检测电路、直流母线电流检测电路、功率模块驱动电路、速度检测电路、系统保护电路等,构成了功能齐全的三相异步电机全数字化矢量控制系统。在软件方面,给出了基于DSP的矢量控制系统的各个模块的实现方法的介绍以及软件流程图,并用C语言进行了编程。 本文并对变频牵引电机的启动特性以及启动频率范围进行了分析和研究,确定了最佳启动频率范围,并讨论了补偿电压U0对启动转矩的影响等因素。 最后根据牵引变频调速的特性需求,本文给出了小功率模拟试验波形以及相关的仿真波形。MATLAB仿真结果表明,本文研究的调速系统的矢量控制算法是成功的,并实现了对电机的高性能控制。