窄轨牵引电机车控制系统的仿真研究(2)
污染以及经济效益好等优点而逐渐取代其他牵引方式，有着广阔的发展空间。在电力牵引
领域，直流电动机虽易于控制，但是因为存在换向器，给文护电机带来了不方便，而且限
制了电动机的单机容量和最高转速。随着电力电部件、微电机技术的变频调速控制系统的
发展，交流异步电机在拖动、牵引等领域已经逐渐取代直流电动机。异步电动机的变频调
速系统简称为调速系统，因为在调速的时候转差功率不随着转速而改变，无论是高速还是
低俗状态下效率都非常高，经过研发后能实现高动态性能，所以应用面相当广。异步电机
的牵引调速系统具有很高的效率，范围也比较宽，还有精度较高等优点，是当前运用最为
广泛而且最有发展前景的调速方式。交流异步电机的变频调速系统的种业很非常多，从最
早期提出的电压源形变频器起，陆续法杖了电流源，以及脉宽调制等等各种变频器。本设
计在 Matlab/Simulink 的的仿真软件下，建立三相异步电动机的矢量仿真模型，并对所得
的图像进行研究［1］ 。
1.1 研究背景以及主要研究内容
窄轨牵引机车是矿山运输货物的重要工具。由于因为矿山巷道狭窄，电网波动很大，
环境恶劣等因素导致了矿山牵引系统存在诸多问题。 早期的窄轨牵引机车多数采用直流电
气驱动，但是由于直流电机文护费用较高，采用交流电机驱动成为了发展趋势。在窄轨牵
引电机车的系统中，为了节约变频器以及空间，往往采用双电机驱动的控制系统，本课主
要在理解矢量控制以及矢量坐标变换方法的基础上，采用 MATLAB/SIMULINK 仿真工具，
建立牵引机车的控制系统的仿真模型，并对仿真中的关键问题及系统的仿真结果进行分析
研究，为实际系统的设计提供理论依据及必要的设计参数
1.1.1 电力牵引交流传动控制系统
机车的主要作用是牵引或者推送铁路车辆运行，它本身不装载营业负荷，机车是铁路
以及隧道工程的重要牵引设备。机车是运行在固定在路面的轨道上，轨道的两根钢轨之间
的巨鹿称为轨距，标准的轨距为 1435mm。而窄轨是指轨距小于标准轨距的轨道。
工矿窄轨电机车主要用来采掘、隧道工程两个方面。由于地理、气候之类等原因，我
国的煤炭资源相当丰富，而目前我过的能源也主要以煤炭为首。据统计，煤炭在未来几十
年里仍然是我过能源的主力。在煤炭的挖掘方面，对窄轨电机车的需求依然会保持稳定的需求。另外，在城市的建设发展，比如隧道和桥梁等工程方面，窄轨电机车也是重要的牵
引设备。因此电力牵引电机车具有广阔的需求空间。
窄轨机车是重要的牵引设备，目前有着广阔的需求空间。而电力牵引有着蒸汽牵引和
内燃牵引所无法比拟的优点，在实际应用中已经成为大势所趋，尤其是在倡导节能环保的
今日，积极倡导电力牵引的发展已经成为国家计划未来的重点［2］ 。
我国正在广泛使用的机车有蒸汽机车、内燃机车以及电力机车三种。电力机车是指从
机车外部的电源或者供电系统获得电能。电力牵引与蒸汽牵引、以及内燃机牵引相比，具
有无可比拟的优点。首先，由于电力机车的电能自外部引进，所以机车本身并不需要搭载
产生能量的装置，也不需要燃料储备，电力机车的单位重量功率比内燃机车和蒸汽机车都
要大很多。其次，电力牵引设备所需要的电能可以由发电厂提供，其燃料的利用路也比蒸
汽牵引以及内燃牵引要高得多，目前由活力发电厂提供电力牵引设备的电能，其效率高达