基于电流半波差异的单相四象限整流器开路故障诊断

单相四象限整流器是变流系统的重要组成部分,由于系统控制的复杂性、器件老化、环境干扰以及机械振动等原因,单相四象限整流器不可避免地会出现开关器件模块烧损、模块振裂、线路松动和接触不良等现象,进而引发绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或反并联二极管的开路故障,导致网侧输入电流畸变、直流侧电压幅值降低,给整个系统带来极大安全隐患。因此,本文针对单相四象限整流器开路故障提出一种基于电流半波差异的故障诊断方法。该方法以单相四象限整流器输入电流作为开路故障诊断变量,分析IGBT及其反并联二极管分别发生开路故障时的整流器等效电路以及电流变化规律;对输入电流进行标准化处理以削减负载变化对电流幅值的影响,采用间隔半个周期的电流幅值之和及其均方根来描述输入电流相邻半波的特征差异,并以此为故障判定依据对IGBT开路故障与反并联二极管开路故障进行有效区分。研究结果表明:本文所提方法能够对IGBT开路故障与反并联二极管开路故障进行准确辨别,在负载波动、网压波动以及载波频率变化时具有较好的鲁棒性。

单相四象限脉冲整流器数字仿真研究

单相四象限脉冲整流器在列车变流系统中的地位非常重要,本文对整流器的工作原理和数学模型进行了分析,而且着重介绍了其控制策略以及对应的调制方法,并且在MATLAB/Simulink环境中构建了处于预测电流控制的整流器仿真模型,最终获得的仿真效果很好。

陷波滤波器在单相四象限整流器中的应用研究

介绍了单相四象限整流器的原理、交流侧电流低次谐波产生的根本原因及其谐波抑制的主要方法。设计了一个2阶IIR型陷波器,抑制中间直流电压二次脉动引入的低次谐波,通过仿真和高压试验,验证了其谐波抑制效果,同时表明了陷波器满足设计要求。

城际动车组四象限整流器控制策略研究与应用

在分析城际动车组单相四象限整流器拓扑结构的基础上,得到单相四象限整流器的数学模型,并采用电压外环和电流内环的控制策略,分别以直流侧给定电压、网侧给定电流为控制对象,实现直流侧电压和网侧电流的无差、准确控制。通过Simulink仿真及试验验证了该控制策略。试验结果表明:从预充电过程过渡到脉冲整流过程中,直流侧电压超调量较小。牵引/制动工况下,网侧电压和网侧电流相位相差0°/180°、波形正弦性好,直流侧电压稳定,波动较小。

基于比例谐振控制的弓网低频振荡抑制方法研究

同一供电臂下多台电力机车或多列动车组引起的弓网低频振荡问题一直是铁路供电与牵引控制领域较为棘手的问题。结合单相四象限整流器比例谐振控制器设计方法和弓网低频振荡机理分析,提出了一种抑制弓网低频振荡的方法。其重点是对基于比例谐振控制的单相四象限整流器算法模型进行改进,消除一拍延迟环节,改善控制器阻尼比,并进行了仿真验证与实车验证。验证结果显示改进后的比例谐振控制算法有效改善单相四象限整流器电流调节性能,并在抑制弓网低频振荡方面表现出较好的效果。

具有低次谐波抑制能力的PIR控制器设计

为了抑制由牵引网网压畸变引起的单相四象限变流器交流电流中的低次谐波,在电流环中引入一种比例积分谐振(PIR)控制器。通过对比研究不同种类的谐振控制器性能差异,选取一种较为合适的准谐振控制器应用于PIR中,并利用根轨迹法设计PIR控制器的参数,以保证系统稳定并具有良好的动态性能。通过Matlab/Simulink仿真及样机实验,验证了所提PIR控制器在谐波抑制及稳定运行方面的优越性。

基于周期控制的载波移相策略研究

为了抑制系统内部网侧四象限变流器产生的高频谐波,减小对电网的谐波污染,防止产生车网高频谐振,提出一种基于周期控制的载波移相策略及实现方法。针对同一列车多个牵引系统之间无同步线的情况,提供一种以网压过零点为参考,通过微调PWM载波周期,实现准确且稳定的校正载波移相角的方法。通过Matlab/Simulink仿真及混合动力动车组牵引系统运行实验,验证该载波移相策略的可行性及有效性,为工程实践提供指导。

拍频抑制算法在200 km/h动车组中的应用

在动车牵引系统中,由于采用单相四象限整流器,会在中间直流电压中产生频率为100 Hz的二次脉动谐波分量,由此引发逆变器拍频现象,从而影响牵引系统的稳定性。为此,在分析了拍频现象产生机制及对电流影响的基础上,提出基于角速度补偿的拍频抑制算法和调制度修正方法,然后将其应用于牵引异步电机的控制系统中。通过Simulink仿真及试验进行验证,结果表明,基于角速度补偿的拍频抑制算法和调制度修正方法应用在牵引异步电机控制系统中具有较好的性能,定子频率为100 Hz附近的低频谐波含量明显降低,低频振荡得到有效抑制,拍频电流较小。

机车电传动系统实验平台

介绍了一种新开发的机车电传动系统实验平台,给出了该系统组成、控制策略以及相关的技术特点和性能描述。这种实验平台最大限度地在硬件上模拟了机车的交流传动和直流传动系统,可以帮助相关专业领域的学生和工作人员理解机车电传动系统的工作原理,也可以在这套平台上进行相关的二次开发和研究工作。