72091字硕士毕业论文基于Matlab的动车组空控制系统仿真

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：72091字

论点：控制,空调,压缩机

论文概述：

本文是空调控制论文，主要论述了如何构建了 CRH2变频空调控制系统的仿真模型，并能够成功实现相关的功能和工况仿真，但仍有可以改进、提高的方面，可以使仿真系统更加完善。

论文正文：

第一章引言

1.1问题与研究意义
压缩机作为空冷却系统的主要动力源，在空冷却系统中发挥着重要作用。在过去空压缩机被控制在恒定速度，并且汽车中的温度仅通过启动和停止压缩机来调节，这导致电动机启动电流冲击大、系统效率低、温度不稳定和制冷能力低的缺点。后来，变频空调节弥补了开/关空调节的这些不足，不仅节能，而且制冷效果好。国内外研究人员投入大量精力研究变频控制系统空。传统的控制方法一般采用传统的PID控制。由于其简单、实用、易于实现的特点，它在空的实际应用中得到特别广泛的应用。然而，由于空调制系统是多变量、非线性和强加权的，传统的控制方法和策略在控制精度和灵敏度上存在很大不足，不能达到良好的控制效果和预期效果。智能控制解决了以往控制需要被控对象精确模型的缺点，可以弥补传统控制方法的许多不足。同时，通过人们的不断研究，智能控制具有自寻优的特点。智能控制在空调节控制系统中的应用也存在许多问题和不足。本文不仅对动车组的变频空调节进行仿真分析，还将进一步优化控制策略，同时对动车组的变频空调节进行故障检测分析。

1.2国内外研究现状
在控制系统中，目前常规的PID控制在国内外得到广泛应用，特别是在空气体调节中。主要原因是该控制方法具有适用性强、工艺完善、参数易于调整、易于控制、成本低廉、易于实现等优点，并具有一定的鲁棒性。80年代，沙维特等人研究了如何通过控制执行器和阀门来实现制冷和除湿。20世纪90年代，卡尔曼等人首次采用常规的PID控制来调节蒸发器和压缩机的电机转速，以实现温湿度的调节。主要提出了系统的两种控制策略和PID参数的解析整定方法，并建立了相关系统的数学模型。虽然现在在空气体调节中广泛使用了PID控制，但是PID调节具有非常大的缺点。PID控制。控制器的参数不能随系统模型参数的变化而变化，导致系统性能不佳或振荡。传统的PID控制难以满足空调节系统的控制要求，主要是因为空调节系统具有大滞后、强动态、非线性和温湿度依赖性强的特点。人们已经转向相对先进的控制方法，如神经网络控制、模糊控制和自适应控制。
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第二章动车组空调度系统工作机理分析

2.1空调度系统组成及原理
每台CRH2动车组下设置两个空调度单元。空调节单元的控制由内置的变频装置完成。变频装置通过将空调节显示设置器设置的温度值与客人室内测试的温度值进行比较，对空调节单元的压缩机、室外风机和室内风机进行变频控制，并对电加热器进行开关控制，实现客房空的制冷和制热。为了保证客房内的正常压力和通风，在每辆车的地板下安装了一个集新鲜空气供应和废气排放于一体的通风装置，并且空该单元和通风装置与车下的通风系统矢量相连接。每个空空调机组向客房提供12m3/min的新鲜空气量、48m3/niin的回风量和60m3/min的总通风量。空气交换装置提供新鲜空气，并在客房排放过量废气(24m3/min)。在额定条件下，空调节装置的制冷能力为37.21千瓦/单位，制热能力为24千瓦/单位。

2.2动车组空运行控制过程分析
当列车出现问题且满足相应条件时，控制系统将发出强制减半指令，空运行控制在接受强制减半指令后，将执行上限运行模式P3的固定运行。例如，如果主变压器的一侧发生故障，列车将进行三次扩展供电。此时，整个列车设备将通过一个主变压器供电。为了降低主变压器的压力，控制系统将向空发出指令，强制半冷却。如果您正在设置运行模式，P4？在P6允许的情况下，在收到减半指令后，压缩机将在设定运行模式P3的运行频率后在单台机器上运行；如果操作模式设置在P3以下，它将在设置的操作状态下操作。[/比尔/] …。[/比尔/][/比尔/]第3章电动车组空调节系统控制系统的建模……12 [/BR/] 3.1电动车组空调节控制系统……12 [/BR/] 3.2压缩机电机矢量控制系统的理论分析与建模……14[/比尔/]第4章电动车组变频空西仿真与优化...................30[/比尔/] 4.1欧洲货币联盟空模拟结果和分析……30 [/BR/] 4.1.1电动车组变频空调度和开关控制操作比较空调度；中故障的模拟与分析……30[/比尔/]第5章电动车组空调度；……48
5.1 BR/] 5.1压缩机相关故障……48 [/BR/] [/BR/]第5章电动车组空故障调整模拟研究分析

5.1压缩机相关故障[/BR/]上述四个保护开关的功能分别是在压缩机工作电流超过额定电流时，使用过热继电器防止压缩机烧毁；内部热保护是为了防止压缩机本身因温度过高而损坏。低压开关保护可防止压缩机因吸入制冷剂的低压而过热，从而损坏压缩机。当压缩机的吸入压力低于1.9巴时，低压开关关闭。高压开关防止阀板因压缩机输送的制冷剂高压而损坏，防止管道高压部分破裂。当高压高于26.5±1.0巴时，高压闭合触点断开(当23±1.0巴时自动恢复，触点闭合)。空调度装置运行过程中，产生的故障分为轻故障和重故障。轻故障可以自动恢复，但当轻故障重复出现并满足相应条件时，通常被确定为重故障。空机组的冷却或加热变压器被锁定，仅允许通风。此时，重启前必须手动断开主电源和控制电源。

5.2变频器相关故障
在上述故障的原因上有相似之处和不同之处。斩波输入过压的原因是控制卡不良或斩波输入电压不良。故障可以通过重启来消除。其他故障可能是由损坏的部件或线路短路引起的。这些故障对空调节部件特别有害，不能通过单独重启来消除。因此，斩波器输入过压由自动复位处理，其他故障由A或B方法处理。逆变器运行过程中，故障可分为轻故障和重故障。轻故障可以自动恢复，但一般情况下，当轻故障重复出现并满足相应条件时，将被判定为重故障。空机组将关闭。此时，有必要在重启前手动断开主电源和控制电源。发生轻微故障时，采用自动复位，对空运行和冷却效果影响不大，几乎可以忽略不计。因此，在这方面没有进行仿真研究，只对严重故障进行仿真和深入研究。
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结论

(1)基于电压空之间的脉宽调制方法，研究了CRH2空调制系统中压缩机电机矢量控制变频调速系统，建立了三相异步电机矢量控制调速系统的数学模型，并利用Matlab/Simulink软件建立了双闭环矢量控制交流异步电机调速系统的仿真模型。仿真结果表明，本文设计的转矩内环转速和磁链双闭环矢量控制系统能够改善稳态和动态性能，动态响应快，系统稳定，能够很好地实现压缩机转速的变频控制。(2)建立了汽车内部环境模型，该模型能够模拟在制冷量和各种热负荷变化下车厢温度的变化。根据现有气象资料，建立了各种热负荷模型。仿真结果表明，所建立的太阳辐射热、车体隔热壁传热、车内人员散热、机电设备散热和新风热负荷模型与汽车实际运行中遇到的条件一致，能够很好地模拟汽车实际运行中的各种热负荷。(3)比较动车组变频空和开/关空调节的启动和运行情况。结果表明，与开/关空调节相比，变频空调节启动电流和瞬时功率较小，对电机和能耗的损害较小。然后，与开关式空调节相比，变频空调节可以使客房内的温度波动更小，从而提高乘坐舒适性。同时，变频空调节可以更快地达到温度设定点，并且需要比开关式空调节能量。从以上两点可以看出，变频空调节比开/关空调节在安全运行、设备正常、乘客舒适性和节能方面有很大优势，因此变频空调节更为合适。

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参考文献(略)