CRH_3型动车组辅助变流器半实物仿真系统

基于对CRH3型动车组辅助变流器电路结构、控制器K1及其接口的分析,采用的模拟方案有:使用电磁继电器模拟接触器的闭合和关断;使用常闭按钮开关模拟熔断器、主风扇M30和变压器超温保护的反馈触点;采用反相器将IGBT的控制信号取反,以模拟IGBT的反馈信号;设置2个可调电阻用以模拟功率模块进风口和出风口的PT100温度传感器,并通过调节电流实现对主风扇M30的控制。采用Matlab软件的Simulink工具箱建立辅助变流器半实物仿真系统主电路的仿真模型,在Matlab软件的实时开发环境(Real-Time Win-dows Target,RTW)模块中经过模型分析、代码转换、程序生成并运行联编文件等步骤,获取该模型的可执行文件。运行该可执行文件,通过选择外部模式、构造、连接目标机、运行等步骤,再打开控制器K1,实现半实物仿真系统和控制器的协同工作。使用Visual Basic软件开发该仿真模型的人机界面。实践证明,这一方式完全能满足设计需求,同时又具有较高的性价比。该辅助变流器半实物仿真系统已经成为辅助变流器国产化设计的重要工具。

自然采样SPWM逆变器的计算机仿真

根据自然采样SPWM基本原理,结合SABER软件仿真分析了调制系数、载波频率、互锁时间对逆变器输出电压的影响。逆变器系统的仿真结果和试验结果的对比验证了SABER软件仿真结果的准确性,同时也说明LC滤波器对高频谐波良好的抑制能力。

高速动车组辅助变流器箱体的热仿真设计方法

基于热传递基本原理的高速动车组辅助变流器箱体热仿真设计流程主要包括建立几何模型、设置仿真初始条件、网格划分及稳态求解计算3个环节。根据辅助变流器的基本技术参数,并结合模拟及混合信号仿真软件Saber对辅助变流器主电路的仿真结果,给出辅助变流器中变压器、电抗器和绝缘栅双极型晶体管等主要发热器件功率损耗的计算公式。以某高速动车组辅助变流器为例,采用计算流体力学软件Flotherm,按照辅助变流器箱体热仿真设计流程,得到额定工况下辅助变流器箱体的温度场和流场分布结果,并制成辅助变流器样机。对比变压器线包和铁芯及功率模块散热片样机实测结果与仿真结果,验证了辅助变流器箱体热仿真设计方法的可行性。

变流器数字控制系统中基于IP软核的DSP,MCU和FPGA芯片间的数据通信技术

针对变流器数字控制系统的DSP,MCU和FPGA芯片需要快速、可靠地完成一定数据量通信的要求,基于FPGA的IP软核实现双口RAM方法,研究适用于MCU,DSP和FPGA芯片间的数据通信技术。首先利用Altera公司提供的FPGA开发环境Quartus中的MegaWizard进行配置,实现1个双口RAM模块;基于该模块,依次设计单向三口RAM模块、双向三口RAM模块以及双向三口RAM模块与MCU和DSP芯片的接口部分,并将带有与MCU和DSP芯片接口的双向三口RAM模块封装成1个用户可以直接使用的顶层模块。对该顶层模块进行编译的结果表明:该技术可以可靠、经济和方便地实现变流器数字控制系统中MCU,DSP和FPGA芯片间的数据通信。

高速动车组辅助变流器并联运行的脉宽调制技术

脉宽调制技术是电力电子变换器中最底层的控制之一。高速动车组中的辅助变流器中,受变流器发热的限制,开关频率比较低。而且变流器输出正弦滤波器受制于体积和本身质重的限制,截止频率不能设计的太低。针对该不利因素,为了保证变流器输出三相交流电压的电源质量,文中提出了一种新改进的调制方法。在开关频率不变的前提下,采用非对称规则采样,并注入一定量的三次谐波,就能够消除大部分偶次谐波,降低其输出电压谐波含量。该方法在辅助变流器并联运行时,显著地抑制了谐波环流,成功地应用于高速动车组辅助变流器的控制。

基于移相全桥DC-DC变换器的城市轨道交通车辆高频充电机软开关实现方法

目的:为了提高城市轨道交通车辆充电机的供电效率和功率密度,基于软开关技术,对PS-FBC(移相全桥DC-DC变换器)在轨道交通车辆高频充电机中的应用进行了研究。方法:分析了PS-FBC电路在3种工作模态下的运行特点,建立了过谐振模态中高频电流与电容电压的时域解析数学模型。基于该模型深入分析了电压极性翻转特性,探究了死区效应下电压极性翻转的触发条件,提出一种死区时间优化设计方法。通过PSIM软件对PS-FBC时域解析数学模型进行了仿真验证。结果及结论:PS-FBC工作在重载且过谐振条件时,将开关频率设置在靠近谐振频率附近,可以避免电压极性翻转现象的发生。通过合理设计开关死区时间,可以改善软开关的工作特性,降低PS-FBC的系统损耗,提高城市轨道交通车辆充电机的供电效率。通过多种工况下的仿真结果,验证了死区时间优化设计方法的有效性。

高速动车组牵引变流器功率模块可靠性评估

功率模块作为高速动车组牵引变流器的重要组成部件,对其可靠性进行有效地评估具有重要的实际意义。针对目前研究过度依赖浴盆曲线并将功率模块的失效分布多指定为指数分布的问题,文中利用Anderson-Darling检验和P值对失效数据进行合理地统计分析,选择合适的失效分布函数;同时针对现场数据的有效性,给出相关的筛选和统计准则。根据武广线、京沪线不同车型的功率模块失效信息,利用提出的数据处理准则和分布检验方法,对其功率模块进行评估。最后利用评估结果,为动车组的维修以及后期的优化升级提供依据。

二电平和三电平网侧变流器控制及谐波比较

介绍了网侧变流器工作原理和基于坐标旋转的空间矢量解耦控制算法,将该控制方法应用于二电平和三电平变流器,两者主要区别在于脉宽调制原理上不同。通过仿真对二电平和三电平系统采用同样的控制方法进行了模拟计算。仿真结果表明在相同系统参数条件下,尽管单个二电平变流器输入电流谐波较大,但是采用两相两重四象限后在网侧的谐波与一个三电平变流器是等效的。在容量和电压等级条件下,三电平系统对功率器件耐压要求较低,而采用两相两重二电平变流器对器件的电流要求较小。

轨道交通牵引系统新技术应用综述

对轨道交通领域中牵引系统的新技术应用进行总结。对碳化硅器件应用、永磁同步电机技术、电力电子变压器、中频辅助控制器和无速度传感器技术进行分析和归纳,分析目前国内外牵引系统供应商在这些技术方面的应用现状,总结各类新技术面临的挑战和技术难点,为牵引系统的轻量化、小型化和智能化设计提供参考。

IGBT功率模块主电路杂散参数提取及分析

提取母排的分布参数,建立等效电路模型,是母排分析和设计的基础。此处通过对母排参数进行提取,得到母排的杂散参数和等效电路。搭建了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)行为模型,对母排等效电路进行仿真验证。最后将仿真结果与实验结果进行对比,验证仿真模型的有效性。

四象限脉冲整流器模型预测电流控制算法研究

采用模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)算法实现了对四象限脉冲整流器的控制。MPCC算法所采用的调制脉冲由评价函数优化生成,同时避免了内环电流比例调节器的使用,简化了控制系统。通过与瞬态直接电流控制(Transient Current Con-trol,TCC)算法相对比,表明MPCC算法具有更高的控制精度和响应速度。最后通过试验测试,给出了对比结果,表明MPCC方法具有较高的电流控制动态性能,同时能够降低电流中的谐波含量。

一种高耐候性牵引辅助变流器热仿真分析

随着我国高速动车组逐步走向世界,高速动车组面临世界各地巨大的气候差异,要求高速动车组必须具有高耐候性,而作为高速动车组核心部件之一的牵引辅助变流器,亦需要满足高耐候性要求。文中以高速动车组牵引辅助变流器样机为例,利用计算流体力学软件FloTHERM进行热仿真分析,在软件中建立了相应的仿真计算模型,通过对于样机进行温升试验验证了所建立模型的准确性和计算的可行性。在环境温度为-50℃和40℃这2种极端温度下,利用建立的仿真模型进行牵引辅助变流器的热仿真分析,得到了极端工况下牵引辅助变流器中功率模块的温升变化,为高耐候性牵引辅助变流器的设计提供了参考。