Research on mutual feedback AC drive test system based on repetitive control

Research on electric locomotives in recent years has attracted widespread attention. Due to the complex structure and high cost of electric locomotives, it is difficult to simulate the operating characteristics of actual locomotives. Therefore, this paper builds a low-power mutual feedback AC drive test platform to accurately simulate the operating characteristics of the HXD3 electric locomotive. In addition, the control system of the AC drive test platform is complex and has high requirements on the power quality and the control accuracy. Therefore, it is necessary to develop a monitoring device with perfect function in the AC drive test system. Firstly, this paper introduces the working principle and mathematical model of single-phase PWM rectifier. Three controllers of PI control, PR control and repetitive control are designed and tested. The advantages and disadvantages of the three control strategies are analysed and verified. Lastly the repetitive control is adopted. Then this paper introduces the mathematical model of asynchronous motors. In view of the difficulty in speed regulation of asynchronous motors, vector control technique based on rotor magnetic field orientation is adopted to realize the complete decoupling of the speed and flux linkage of asynchronous motors. The design of the flux linkage controller and the speed controller are completed and the stability of the controllers is verified. Then the mutual feedback AC drive test platform is verified by Matlab/Simulink simulation platform. The experiment is completed with the TMS320F28335 DSP as the control core. The single-phase PWM rectifier based on repetitive control, vector control system based on rotor magnetic field orientation, and verification of energy feedback of the whole system are completed. Besides, the correctness of the above control system design is proved. Finally, this paper presents the overall design of the monitoring device with accurate monitoring and strong anti-interference capability based on the CAN bus communication technology and RS485 communication technology.

Negli ultimi anni, lo studio riguardo la locomotiva elettrica ha suscitato grande attenzione dei ricercatori. A causa delle caratteristiche, come ad esempio la struttura complessa e l’elevato costo tipica delle locomotive elettriche, tutto ciò ha reso con una difficoltà piuttosto alta nella simulazione sulla caratteristica esecutiva della macchina reale. Il presente elaborato ha creato una piattaforma sperimentale ad alimentazione reciproca di piccola potenza attraverso la tecnica del raddrizzatore PWM e la tecnica di controllo vettoriale, per simulare con esattezza le caratteristiche esecutive del modello HXD3 della locomotiva elettrica. Perciò è necessario creare un dispositivo di monitoraggio con funzioni complete nel sistema sperimentale dell’azionamento AC. Il presente elaborato presenta il principio di funzionamento e il modello matematico del raddrizzatore PWM monofase, procedendo poi con lo studio sulle tattiche di controllo di tale raddrizzatore. Sono passato poi alla progettazione del regolatore per le 3 tattiche di controllo, quello del PI, quello della risonanza proporzionale e quello controllo ripetitivo, e alla successiva verifica di stabilità, analizzando i pregi e i difetti di queste tre tattiche di controllo, alla fine il banco di prova ha deciso di utilizzare la tattica del controllo ripetitivo ottenendo un’ottimo effetto di controllo. In seguito, ho fatto la presentazione del modello matematico di motore asincrono, per il problema della difficoltà nella sua regolazione di velocità, è stata utilizzata la tecnica di controllo vettoriale orientato verso il campo magnetico rotante, la velocità e la catena magnetica del motore asincrono ottiene il disaccoppiamento totale, sulla base di questi è stata completata la progettazione del regolatore di motore, procedendo poi alla verifica della stabilità dei regolatori. Il presente elaborato, sulla base della piattaforma di simulazione Matlab/Simulink, procede poi alla verifica di simulazione verso il banco di prova dell’azionamento AC ad alimentazione reciproca, completando la costruzione della piattaforma per il sistema sperimentale dell’azionamento AC sopra citato, portando al termine l’esperimento con il nucleo di comando TMS320F28335DSP. Il presente elaborato si è basato sulla tecnica della linea generale CAN e sulla tecnica di comunicazione RS485 per creare un sistema di monitoraggio di alta stabilità e di funzione completa.