基于全数字仿真的车网高频谐振分析与抑制技术研究

文章基于Matlab-Simulink仿真平台,结合交流牵引供电网链式模型和高速动车组牵引系统模型,搭建全数字车网综合仿真模型。通过模型中预留的可调节牵引供电网、动车组控制参数接口和可变运行工况等功能,复现实车运行中出现的高频车网谐振现象,并研究牵引供电网参数、牵引控制器参数和动车组数量对车网高频谐振的影响。在此基础上,提出改变牵引系统四象限整流器控制参数以抑制车网高频谐振的优化方案,并通过全数字仿真和正线运行测试,验证该方案的可行性和有效性。

动车组牵引变压器铁磁噪声特性研究及抑制

动车组牵引变流器中四象限脉冲整流器会产生大量高次谐波,牵引变压器的二次绕组在这些高次谐波的激励下会产生人耳不适的铁磁噪声,如何在保证牵引系统性能的前提下减少牵引变压器的铁磁噪声是整车集成设计中需要重点考虑的问题。文章分析了牵引变流器四象限脉冲整流器的工作原理和牵引变压器电磁噪声的产生机理,通过在MATLAB中建模仿真,分析不同参数变化下牵引变压器二次侧谐波电流含量变化情况,并对动车组牵引变压器的噪声设计和噪声抑制进行说明。

一种新型四象限级联型多电平逆变器拓扑

传统级联型多电平逆变器无法实现能量双向流动。提出一种可四象限运行的新型级联型多电平逆变器拓扑。将PWM整流器与传统H桥逆变器相结合,进而实现了级联型逆变器的四象限运行。提出一种限频式电流滞环控制方法,以获得优良的输入电流控制特性;将载波移相SPWM技术引入到级联型逆变器,有效减小了输出电压电流谐波。对单相三单元逆变器拓扑进行了实验验证。所提出的逆变器拓扑具有输入电流波形近似正弦,无需移相变压器,自动实现能量的双向流动等优点。仿真和实验结果证明了该拓扑的正确性和可行性。

基于环路统一设计的永磁同步电动机四象限矢量控制系统

永磁同步电动机(PMSM)控制系统直流侧大多由不控整流提供,不能实现电机的四象限运行,且不控整流会对电网造成污染。将PWM整流器应用到永磁同步电动机控制系统中。PWM整流器采用基于电网电压前馈的矢量控制,永磁同步电动机控制系统采用基于转子磁场定向的矢量控制,构成了永磁同步电动机四象限矢量控制系统。分析了PWM整流器和永磁同步电动机的数学模型,总结其相似性,并以此为基础对环路进行设计。最后将该控制方法应用于系统中,实现了电机的四象限运行。

交流传动互馈试验平台整流器研究

介绍了用于交流传动互馈试验平台的PWM整流器系统主电路的设计及参数选择。在以DSP为核心的控制系统上,实现了PWM整流器的同步PI电流控制。仿真与试验表明该系统不但能够提供稳定的直流电压,而且可实现网侧低谐波正弦电流控制、功率因数高以及电能的双向传输。应用于互馈试验平台中,该整流器只需提供系统的损耗功率,大大降低了整流器容量,使得采用中小功率的三相桥式四象限变流器即可完成对中大功率的试验平台供电。

三相电压型PWM整流器四象限运行的系统仿真分析

深入分析了三相电压型PWM整流器四象限运行时的电压需求,给出了SVPWM调制下的最大线性运行区域。针对初始浪涌电流冲击和负载扰动,提出一种基于I-P控制的改进型负载电流前馈的双闭环控制策略。利用MATLAB/Simulink仿真环境,根据伺服电机系统不同工况时的负载特点,对系统进行了全面的仿真实验,最后对动静态性能做出客观评价。

CRH1与CRH2动车组牵引变流器性能比较与优化

动车组牵引变流器的性能是评估动车组安全高效运行的重要指标之一。以CRH1A和CRH2A型动车组牵引变流器为对象,基于Matlab/Simulink仿真软件对两种变流器的性能及其优化进行了研究。根据两种变流器主电路实际设计参数分别建立了各自的仿真模型,比较和分析了相应主电路结构及其对应的控制策略对系统输入输出性能的影响。在此基础上,探究了空间矢量脉宽调制SVPWM控制策略应用在CRH2A型动车组变流器中对改善变流器输入输出特性及动态性能的效果,通过仿真建模初步验证了该结论。仿真结果和数据基本符合预期目标。

电力机车四象限辅助变流器的研制

介绍了以四象限辅助变流器为核心的电力机车辅助系统,阐述了该四象限辅助变流器的主电路结构、技术参数和控制系统的设计,通过实验和装车运行证明此系统运行稳定符合设计要求。

基于坐标变换的单相4象限整流器控制

将基于坐标变换的软件锁相环技术应用在单相电源系统中,针对两电平单相4象限整流器,在分析其工作原理的基础上建立了旋转坐标系下的数学模型,通过模型分析提出了基于坐标变换的控制方法。将变流器控制方法与软件锁相环相结合,提出了针对单相PWM整流器的控制算法,采用仿真软件搭建了系统模型并进行计算,对控制方法的可行性进行了验证。仿真结果表明,在牵引和再生制动工况下,控制方法能够保证电网的功率因数接近于1,并且具有较好的动态性能。

基于瞬时无功的三相4象限整流器相位补偿控制

针对两电平三相4象限整流器,建立了整流器在两相静止坐标系下的数学模型,根据瞬时无功理论计算电源输入电流的无功分量,利用该分量对预测电流控制方法进行相位补偿,实现了4象限整流器单位功率因数运行。采用仿真软件搭建了系统模型并进行计算,对控制方法的可行性进行了验证。仿真结果表明,在牵引和再生制动工况下,控制方法能够保证电网的功率因数接近于1,并且具有很好的动态性能。

4象限H桥功率单元PWM整流器的比例-积分-谐振控制

4象限H桥级联型多电平变换器的功率单元中,由于单相H桥逆变器的输出功率中含有2倍于输出电压频率的脉动分量,如果输入级的PWM整流器采用传统的控制策略,直流母线电压也将会含有该频率的脉动。在PWM整流器电压定向控制中,使用比例-积分-谐振(PIR)调节器控制电压环和电流环,抑制了直流母线电压的脉动,在小功率平台上的实验证明了该控制策略的有效性。

永磁牵引电机动车组用大功率辅助变流器

介绍了永磁牵引电机动车组用270 k VA辅助变流器的主电路、技术参数及总体结构设计,重点分析了其四象限整流器及三相逆变器的控制方法。通过试验验证了该辅助变流器的性能,并在实际运用中验证了其能满足永磁牵引电机动车组的运行要求。

HXD3型电力机车交流传动系统仿真分析

针对HXD3型电力机车的主传动和辅助传动系统采用了交流传动技术,通过介绍HXD3型电力机车牵引变流器的工作原理,对HXD3型电力机车的主传动系统进行了仿真分析,仿真结果表明基于交-直-交传动方式的牵引变流器应用于机车时具有良好的牵引特性,功率因数高,且谐波干扰小。

单相四象限变流器双闭环控制方法改进

针对单相四象限变流器基于坐标变换双闭环控制方法的不足,通过建立旋转坐标系下的数学模型,提出了基于电流状态反馈和预测电流控制的改进算法及实现方案,该控制方法不仅可以实现网侧电流有功分量和无功分量的准确控制,同时具有良好的动态响应能力。采用仿真软件搭建了系统模型并进行计算,对2种控制方法进行比较和验证。仿真结果表明,改进的控制方法能够保证单相四象限变流器的稳定工作,并且具有更好的动态响应。

我国兆瓦级交流牵引传动系统的试验研究

本文叙述了我国迄今功率最大的交流传动系统的地面试验结果。作为研制大功率交流传动干线电力机车的基础研究,所进行的试验研究对象包括四象限脉冲整流器、中间直流电路和脉宽调制逆变器,即为交-直-交电压型变流器,同时还研制了适合机车牵引用的电子控制装置。文中阐述了交流传动电力机车的特征、试验系统的方案选择、系统及部件的设计原理,最后给出了系统试验结果,包括1025kW的牵引特性、800kW的再生制动特性以及有关数据。

一种减小四象限级联型变换器母线电容纹波电压的控制方法

在交流电动机调速领域,传统级联型多电平变换器的应用越来越广泛,但是由于无法实现能量回馈,因而应用场合受到限制。通过采用有源PWM整流模块取代不控整流模块可以实现能量回馈,但是由于PWM整流模块输入侧需要滤波电感,导致系统体积和成本增加,限制这种实现方式的实际应用。传统级联型变换器模块的逆变侧采用的是H桥拓扑,导致母线电容纹波电压非常大,需要较大的母线电容,增加了模块的体积和成本。本文提出一种采用输入变压器的付边漏感取代滤波电感的方式,同时提出了一种新颖的控制方式,通过对PWM整流模块控制实现减小母线电容纹波电压,这就样可以减小母线电容,进而降低系统成本,虽然会导致模块PWM整流模块输入电流变差,但是由于存在三相谐波相抵消特性以及通过PWM整流模块的载波移相处理,变压器原边输入电流谐波非常低。理论分析和仿真证明,这种控制方式是可行的。

HXD1C型电力机车四象限整流器工作过程

HXD1C型电力机车交流牵引传动系统主要包括各高压设备、主变压器、牵引变流器、牵引电机及相应控制系统。其中,牵引变流器是电力机车传动级控制的核心部件,其功能是实现将工频电网中25k V的交流电通过变频变压控制,变换为适合于交流电力机车运行要求及频率可变的交流电。

一种新颖的单相PWM整流器控制器

PWM(Pulse Width Modulation)整流器具有输入功率因数可调,四象限运行等特点,是具有较好应用前景的一款电力电子装置。在分析了单相PWM整流器四象限换流工作方式的基础上,从提高功率因数和提高装置的响应速度两个方面进行考虑,设计了单相PWM整流器的控制器。由于传统的滞环电流控制存在开关频率不固定,对开关器件的频率要求较高,且增加开关损耗,本设计采用定频滞环电流控制;在控制策略的选择中,同时也考虑了单相PWM整流器直流侧电压二次谐波的影响,为了不影响响应速度,本设计并没有在直流侧采用LC滤波器或陷波器,而是采用二次谐波电压补偿的方法。仿真实验结果进一步验证了所设计的控制器不仅提高了装置的功率因数,同时也加快了其响应速度。

DJF_1型动力分散交流传动电动车组用牵引变流器

介绍了采用交—直—交传动的DJF1型(“中原之星”)电动车组IGBT牵引变流器的研制情况,对该变流器的性能特点、电路结构及主要部件作了简要说明,给出了主要的技术参数。

四象限整流器互馈功率试验方法研究

简要介绍了四象限整流器功率试验的各种方法及特点,提出直流能量互馈方法。对互馈系统电气结构、实现原理和控制方法进行说明,并通过计算机仿真对采用该方法的四象限整流器互馈系统进行了实际工况的模拟。仿真结果表明互馈方法能够满足功率试验的要求,性能良好,仿真结果表明四象限整流器互馈试验方法是可行的。