一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力牵引仿真软件领域，特别是涉及一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件。
【背景技术】
[0002]轨道车辆牵引仿真计算是轨道车辆牵引系统设计的关键步骤，是电机电磁计算、电机热计算、牵引变流器设计、高压主电路部件选型的重要输入参数。例如中国实用新型专利《交流传动机车WorldFIP网络半实物仿真平台系统》，申请号为201020559339.2，公开了包含完成WorldFIP总线管理、整车控制功能的冗余的MPU，完成包括整车继电器、接触器的状态采集及控制功能的冗余的R10M，完成机车重要信息显示及部分命令设置的冗余的DDU，完成牵引变流器控制功能的TCU，完成机车辅助变流器控制功能的ACU，完成机车制动控制功能的B⑶及相关硬线电路；所述的MPU、R1M、DDU、T⑶、A⑶、B⑶通过FIP-V总线相连；相关硬线电路包括用以模拟机车司机室、机械间控制命令及主要设备状态的指示灯、扳键开关、继电器。该软件系统优化了设计程序和冗余设计使得研发的机车更加可靠。但是，其计算和分析的范围较窄，计算的数据值难以精确。
【发明内容】
[0003]本发明主要解决的技术问题是提供一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件，解决了仿真软件在计算数据上的变差问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件，包括载入模块、环境数据输入模块、计算模块和分析模块；所述计算模块与所述载入模块、环境数输入模块通过数据连接；所述载入模块包括线路单元、车辆单元和电机单元；所述计算模块根据所述载入模块的信息计算车辆运行数据；所述计算模块还包括分析单元，所述分析单元根据车辆运行数据绘制曲线图形。
[0005]优选的是，所述线路单元包括主线子单元、平直轨道子单元、上坡子单元。
[0006]优选的是，所述主线单元包括站台数据子单元、弯道数据子单元、隧道数据子单
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[0007]优选的是，所述车辆单元包括运行速度子单元、车辆编组子单元、质量数据子单元、牵引制动力子单元、功率设定子单元、轮径子单元、牵引变流器子单元、电抗器参数子单元、辅助逆变器容量子单元、牵引变流器调节子单元、运行阻力公式子单元。
[0008]优选的是，所述电机单元包括电机等效电路子单元、极对数子单元、磁化曲线函数子单元、齿轮箱传动参数子单元。
[0009]优选的是，所述环境数据输入模块包括步长单元、网压单元、工作牵引变流器数量单元、风速单元。
[0010]本发明的有益效果是:提供一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件，能够准确计算列车在实际线路上的运行的各项动态、电气参数不仅影响列车平均加、减、速度、平均旅行速度、等重要动态性能指标，更决定了整个系统的可靠性与经济性。
【附图说明】
[0011]图1是本发明一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件的流程图；
附图中各部件的标记如下:1、载入模块；2、环境数据输入模块；3、计算模块。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0013]请参阅附图1，本发明实施例包括:
一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件，包括载入模块1、环境数据输入模块
2、计算模块3和分析模块；所述计算模块与所述载入模块、环境数输入模块通过数据连接；所述载入模块1包括线路单元、车辆单元和电机单元；所述计算模块3根据所述载入模块的信息计算车辆运行数据；所述计算模块3还包括分析单元，所述分析单元根据车辆运行数据绘制曲线图形。
[0014]线路单元包括主线子单元、平直轨道子单元、上坡子单元。所述主线单元包括站台数据子单元、弯道数据子单元、隧道数据子单元；线路单元可以设定线路站台、坡道、弯道、隧道等数据。坡道、弯道、隧道数据影响到列车的阻力，同时弯道的半径以及弯道超高数据影响到列车在弯道上的限速，考虑到乘客的舒适度及安全性，按照规定的向心加速度限值来限制弯道速度。
[0015]车辆单元包括运行速度子单元、车辆编组子单元、质量数据子单元、牵引制动力子单元、功率设定子单元、轮径子单元、牵引变流器子单元、电抗器参数子单元、辅助逆变器容量子单元、牵引变流器调节子单元、运行阻力公式子单元；车辆单元用于设定车辆的基本参数，如编组信息、运行速度、质量、轮径等、牵引制动力设定、阻力公式、变流器及电抗器参数等。在仿真列车运行时将列车看作为一个质点来简化运行状态，并根据牛顿第二定律等基本动力学公式构建列车运行数学模型。
[0016]电机单元包括电机等效电路子单元、极对数子单元、磁化曲线函数子单元、齿轮箱传动参数子单元。电机单元用于设定齿轮箱参数、电机的等效电路图中的部件参数:如定子阻抗、定子漏感、互感、铁耗电阻、转子漏感、转子电阻、转差率等；由于电机磁化曲线为非线性，而且电机额定励磁曲线往往在非线性区，因此本发明采用高阶多项式作为电机磁化曲线模型，使电机磁场计算更精确。
[0017]环境数据输入模块包括步长单元、网压单元、工作牵引变流器数量单元、风速单元。环境数据输入模块可以设定不同工况，比如选定线路，如主线、平直道、坡道、牵引力设定、轮径、负载，设定步长、网压、工作牵引变流器数量、风速等作为仿真计算的最终输入。
[0018]开始运行后列车的数学模型在环境数据输入的工况下计算列车牵引力、阻力、加速度、速度、里程、冲击极限、黏着等列车动态数据，根据电机单元中设定的齿轮箱参数以及轮径数据计算电机转速及转矩，并输入电机单元。计算模块认为电机处于稳态，并且由基波供电，因此可以使用等效电路图来计算电机的各项参数:将励磁电流、力矩、转速输入电机单元可分别计算出磁场、转子电流、转差率、感应电动势、铁耗等效电流、定子电流、定子相电压等参数的实部与虚部，并合成矢量计算其有效值。得出电机定子根据车辆单元中设定的变流器及电抗器参数计算直流母排以及触网电流。最终程序将根据所有仿真结果计算平均旅行速度、电机电流RMS值、直流母排电流RMS值、触网电流RMS等。
[0019]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件，其特征在于:包括载入模块、环境数据输入模块、计算模块和分析模块；所述计算模块与所述载入模块、环境数输入模块通过数据连接；所述载入模块包括线路单元、车辆单元和电机单元；所述计算模块根据所述载入模块的信息计算车辆运行数据；所述计算模块还包括分析单元，所述分析单元根据车辆运行数据绘制曲线图形。2.根据权利要求1所述的一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件，其特征在于:所述线路单元包括主线子单元、平直轨道子单元、上坡子单元。3.根据权利要求1所述的一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件，其特征在于:所述主线单元包括站台数据子单元、弯道数据子单元、隧道数据子单元。4.根据权利要求1所述的一种基于异步电机矢量计算的电路牵引仿真软件，其特征在于:所述车辆单元包括运行速度子单元、车辆编组子单元、质量数据子单元、牵引制动力子单元、功率设定子单元、轮径子单元、牵引变流器子单元、电抗器参数子单元、辅助逆变器容量子单元、牵引变流器调节子单元、运行阻力公式子单元。5.根据权利要求1所述的一种基于异步电机矢量计算的电路牵引仿真软件，其特征在于:所述电机单元包括电机等效电路子单元、极对数子单元、磁化曲线函数子单元、齿轮箱传动参数子单元。6.根据权利要求1所述的一种基于异步电机矢量计算的电路牵引仿真软件，其特征在于:所述环境数据输入模块包括步长单元、网压单元、工作牵引变流器数量单元、风速单元。
【专利摘要】本发明一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件，包括载入模块、环境数据输入模块、计算模块和分析模块；计算模块与所述载入模块、环境数输入模块通过数据连接；载入模块包括线路单元、车辆单元和电机单元；计算模块根据载入模块的信息计算车辆运行数据；计算模块还包括分析单元，分析单元根据车辆运行数据绘制曲线图形。通过上述方式，提供一种基于异步电机矢量计算的电力牵引仿真软件，能够准确计算列车在实际线路上的运行的各项动态、电气参数不仅影响列车平均加、减、速度、平均旅行速度、等重要动态性能指标，更决定了整个系统的可靠性与经济性。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105404755
【申请号】CN201510952131
【发明人】朱程晟
【申请人】江苏经纬轨道交通设备有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月17日