牵引系统

电能由15kv、单相、60hz的悬链线通过15kv / 460v变压器提供。次级变压器连接到一个脉宽调制(PWM) AC/DC全桥变换器，在直流链路上产生750v的直流电压。这个电压由一个调谐到二次谐波(120赫兹)的滤波器过滤。直流链路电压连接到一个pwm控制的三相两电平变换器上。这个转换器产生感应电动机变速运行所需的可变电压和频率。AC/DC变换器允许在制动期间倒转功率流。然后，公交车的动能被转换成电能并注入电力系统。此外，该变换器还可以实现单位功率因数运算。

根据应用、期望的性能和控制器设计的复杂性，可以使用各种方案来控制逆变器馈电的感应电机驱动。常用的控制方案有标量控制(V/Hz控制或开环磁链控制)或矢量控制(磁场定向控制或直接转矩控制)。在这些方案中，电机速度是通过改变电源频率来控制的。为了在没有磁饱和的情况下获得最佳转矩，必须保持接近标称值的恒定气隙磁通，使电压保持与频率成正比。在我们的例子中，我们使用一个面向场的控制(FOC)方案。

磁场定向控制理论

FOC是一种异步电机控制方案，该控制方案利用锁定在电机磁链空间向量上的d-q坐标参考系来实现电机磁链与转矩的解耦。因此，它们可以分别由定子的直轴电流和正交轴电流控制。

考虑图中显示的定子和转子磁动势(MMFs)的简化图和在一个给定的时刻。

定子和转子三相绕组用两个单匝等效绕组表示。mmf和以由电源频率决定的同步速度旋转。由此产生的MMF的向量和和)产生如图所示以同步速度旋转的电机磁链。

电机产生的转矩为:

在哪里为转子MMF，为电机流量，是夹角和,是一个常数，取决于电机的结构。该关系式表明，当等于90度。FOC控制方案的挑战是保持这个角度尽可能接近90度，并保持电机磁通在其标称值(除磁场减弱运行期间)。

下图显示了FOC原理。当前空间向量和代表mmf和在前面的图中。注意转子电流的空间矢量垂直于产生电机磁通的励磁电流ids。

参考坐标是正确的。定子直轴电流ids与电机磁通和定子交轴电流对齐垂直于电机流量。因此，电机的磁通和转矩可以分别由定子电流分量控制和,分别。

通量图中所示为定子和转子电流空间矢量在气隙中产生的总磁通．在FOC理论中，转子磁链是用来代替气隙通量的吗．转子磁通气隙通量是否非常接近．唯一的区别就是包括一个小通量，．为转子漏电感。，以保持与旋转框架的d轴对齐，以便和．

电机磁通位置是否需要转换坐标，并由转子转速产生和滑动频率．

在哪里是极点对的数目。滑移频率的计算和参考电流和要求在控制器内部实现电机模型。

是由定子基准电流评估的吗电机参数，,如下:

在哪里为转子磁链，是互感，和和为转子漏电电感和电阻。转子时间常数为:

转子磁链计算如下:

定子q轴参考是从转矩参考值计算的吗以及转子磁链：

定子d轴参考电流是从通量链接参考中获得的吗：

磁场定向控制

电机的速度速度参考是馈给速度调节器块，以产生扭矩参考．速度调节器的作用是在稳定状态下保持电机速度等于速度参考，同时在瞬态期间提供快速的动态响应。

计算和当前的参考数据被馈送到当前的调节器。稳压器处理被测电流和参考电流以产生三相参考信号，．的信号连接到PWM调制器，该调制器向电机逆变器产生脉冲。该调制器采用空间矢量PWM方法，具有脉冲平均和开关频率为2khz。

整流控制器

该控制器调节直流链路电压，并保持一个统一的输入功率因数。它由以下主要块组成:

参考信号Vref连接到PWM发生器，产生脉冲到全桥AC/DC整流器。该发生器采用基于载波的PWM方法，脉冲平均，开关频率为2340 (39*60)Hz。

模拟

运行模拟并观察Scope块上的波形。为了模拟路面坡度的突然变化，在3.5秒时，负载扭矩从400 N.m降至40 N.m，速度参考从1000 rpm降至750 rpm。因为无轨电车是下山的，动能被感应电动机转化为电能，然后感应电动机就像发电机一样运转。这些能量通过直流链路和单相变换器返回到电网，然后作为逆变器运行。注意在Scope块的P(kW)， Q(kVar)轨迹中有功功率反转(在3.5秒左右- 25kw)。

实时仿真

如果你有Simulink金宝app real和一个Speedgoat目标，你可以实时运行这个模型。

然后，您的模型将在目标上自动构建、部署和执行。根据您的目标流带宽，您可能必须减少从目标实时传输到主机的信号数量。