Current Distortion Evaluation in Traction 4Q Constant Switching Frequency Converters

The paper deals with the power quality analysis of interlaced four quadrant (4Q) converters with constant switching frequency. These are in fact the input stages of the locomotives and high speed trains supplied by 25 kV, 50 Hz and 15 kV, 16.7 Hz lines. Due to the high power needed for the trains circulation, the 4Q converter can absorb distorted currents, whose harmonic content can affect the signaling systems and communication devices. The presence of more converters gives the opportunity, using dedicated commutation strategy, to interlace them in order to reduce the harmonic content in the absorbed current. In the paper a suitable model of more 4Q converters is developed. The control logic implemented in the model allows the evaluation of the harmonic contribution of both single converter and the interlaced configuration. The analysis is carried out through electromagnetic transient simulations.

双星形联结发电机供电的24脉波变流器及其控制

稳定的等离子体放电是开展高质量物理实验的主要基础,在等离子体垂直位移发生偏移时,需对其进行反馈控制以修正偏移量。为了对等离子体垂直位移进行有源反馈控制,文章设计了一种24脉波变流器,其需要满足特殊的供电条件,即双星形联结发电机供电。优化设计的24脉波变流器,其通过正、负两组变流器协同工作,实现大电流下的四象限运行;通过变压器和变流器的有序组合,使得发电机两个星级供电的负荷均衡;采用逻辑带环流的控制方式,使得电流过零连续平滑;并充分利用双星形联结发电机阻抗较大的特点来抑制环流,且省去平衡电抗器,降低了电源成本。仿真结果表明,这种24脉波变流器在双星形联结发电机供电的特殊供电条件下,能够满足等离子体垂直不稳定控制的基本要求。

PWM逆变器的直流侧等效模型研究

在三相并网型太阳能、风力发电系统和交-直-交变频调速传动系统当中,PWM逆变器作为直流侧的典型负载,其直流侧的静、动态行为,对于其前端变流器的建模、控制方法及静动态性能研究和系统设计都具有重要作用。该文通过研究逆变器与四象限变流器(4QC)拓扑结构的统一性,将4QC的状态空间平均(SSA)模型经过移植得到逆变器的SSA模型,进而提出逆变器直流侧的等效数学模型和近似简化等效模型;通过理论分析和仿真研究揭示PWM逆变器的直流侧等效模型与逆变器及交流侧电路参数之间的定量关系,并给出等效模型的参数设计公式。仿真与实验研究结果证明了所建模型及理论分析的正确性与可行性。

CRH3型动车组牵引传动系统的直接转矩控制研究

为了研究高速动车组的具体模型结构及其牵引传动控制系统,采用直接转矩控制(DTC)系统控制异步牵引电机,建立了CRH3型高速动车组牵引传动系统的Matlab/simulink仿真模型,整流部分由四象限脉冲整流器输出3 000 V左右平滑的直流电压,逆变部分由直接转矩控制系统驱动牵引电机。该系统能根据CRH3型动车组的牵引、制动曲线模拟动车组牵引、惰行、制动等各种运行工况。整个运行过程中系统的谐波较小,电压/电流相位差基本能保持在同相或反相运行,功率因数基本接近1;在网压波动和突然失电情况下,机车也基本能保持恒速运行。最后,将该模型仿真结果与京津城际高速铁路的部分数据进行了对比验证。研究结果表明,该模型建模基本正确,同时系统具有良好的稳态和动态性能,验证了直接转矩控制方法的有效性。

矿用采煤机四象限变流器的研究

文章介绍了采煤机牵引四象限变流器系统主电路的设计及参数选择,基于DSP给出了系统的硬件和软件实现方案及电路结构,实现了四象限变流器的同步PI解耦电流控制。实验表明,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。该控制驱动系统提高采煤机运行的可靠性和牵引性能,能够满足采煤机交流牵引变频运行的要求。

采煤机牵引四象限变流器驱动控制系统设计

针对采煤机四象限变流器指标要求,设计了一种新型的采煤机四象限变流器驱动控制系统,详细介绍了系统硬件电路设计及软件实现。现场调试结果表明,该系统实现了采煤机的快速制动,可为采煤机提供持续的制动力,提高了采煤机牵引运行的控制性能和可靠性,具有较好的工程应用推广价值。

四象限变流器的一种统一性建模及分析方法研究

四象限变流器(4QC)在电力有源无功与谐波补偿、FACTS和电气传动等系统都获得了广泛的应用。鉴于状态空间平均建模方法通常对于类似于4QC半桥单元这种仅具有两种电路开关状态的变流器拓扑的建模研究比较简便,而对于开关状态比较多的情况,直接应用该方法将变得十 分复杂,该文根据任意多相PWM型4QC乃至各类变流器拓扑大都具有多单元对称组合的结构特点,通过研究多相拓扑与半桥单元之间的内在联系以及相间对称结构与控制关系,建立一种适用于多相4QC的具有一般性的统一数学模型,并在此基础上通过大量的理论推导分析,得出一组适合多相4QC的单元组合统一性分析结果。通过单相和三相4QC特例及仿真结果,进一步表明了这种单元组合统一性建模和分析方法的正确性与可行性。该方法也可以拓展到其它各类变流器拓扑的建模和分析研究。

交流传动电动车组变压器牵引绕组互感对网侧变流器的影响

研究交流传动电动车组主变压器牵引绕组间存在互感时四象限变流器的工作状态。通过四象限变流器交流侧矢量图的分析,阐述牵引绕组间的互感对四象限变流器控制性能的影响。根据四象限变流器状态方程稳定性分析,指出互感值的取值必须小于牵引绕组的漏感值。通过对状态方程的离散化,推导出可用于实际工程实现的四象限变流器控制方程。用计算机系统仿真,确定互感参数,验证所提出的控制方法的可行性。

交流传动异步牵引电机能量反馈型温升试验台仿真研究

从理论到工作原理 ,对 2 0 0km/h动车组交流传动 30 0kW异步牵引电机能量反馈型温升试验台进行了研究与探讨 ,并利用美国Analogy公司的Saber软件建立了一套试验平台仿真系统 ,仿真结果充分证明了系统的可行性与优越性 .

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。

四象限变流器在变速恒频风力发电系统中的应用

讨论了由四象限变流器构成的一种永磁电机风力发电系统,对连接电网与电机的逆变器进行了详细的讨论。利用小惯性电流跟踪控制方法,在状态空间平均法模型的基础上推导了脉宽计算公式。给出了用DSP实现网侧逆变器的控制的硬件框图,最后给出了实验结果。实验结果证明该系统能够有效的将风轮机吸收的风能馈入电网中,并能保持很高的功率因数。

三电平四象限变流器预测电流控制

将预测电流控制从二电平推广至三电平,对三电平系统中需要注意的问题,如脉宽调制方法、中点电位平衡等进行研究,提出了适合于三电平的预测电流控制的实现策略。仿真结果说明该方法可以满足系统的控制要求。

四象限交流变频调速技术在电牵引采煤机上的应用

本文介绍交流变频器能耗制动、回馈制动的基本原理和主要特点,分析在采煤机上应用的技术关键,提出在煤层倾角较大的综采工作面上,采用回馈制动的四象限交流变频器是较合理的选择。

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。

基于预测电流控制的四象限变流器研究

研究了预测电流控制四象限变流器的MATLAB建模与仿真方法,分析了变流器在牵引工况和再生制动工况时的特性。仿真和基于TMS320F2812试验样机的研究结果验证了该控制算法不仅能有效抑制注入电网的谐波电流,获得稳定的直流输出电压,实现了单位功率因数和能量双向流动,还具有良好的瞬态和稳态特性。

机车变流器对高速铁路牵引网谐振的影响

鉴于高速动车组和牵引网匹配发生谐振造成多种故障现象发生的问题,为了从电力机车变流器控制的角度解决或者抑制谐振的发生,建立了牵引网-CRH1型动车组模型。在一定条件下,构建了明显的谐振现象,并对谐振现象进行分析得出了相关结论。同时研究了两种从动车组CRH1的变流器控制抑制谐振问题的办法,所提出的电压前馈延时方法解决办法,只需要修改控制算法,无需改变硬件电路即可实现。同时也对日立公司等针对国内动车组CRH2型动车组谐振提出的减小电流增益的办法进行了仿真研究,对于这项技术的国内的成熟应用上可以提供一定的参考作用。通过Matlab/Simulink验证了构建模型的正确性和解决方法的有效性。

四象限变流系统建模及滑模控制方法

基于四象限变流器的状态空间平均模型,针对其多变量、时变性和非线性问题,通过线性化处理,推导出其交流侧电流幅度对直流侧输出电压的微变瞬态模型、传递函数控制模型和稳态模型。基于这3个模型,并依据四象限变流系统控制必须兼顾输入和输出多个物理量静、动态品质的特点,提出了一种滑模变结构配合插入积分补偿环节的控制方法,并运用线性切换控制策略,进行了电压控制器的设计和系统仿真研究。试验结果和仿真结果均表明,该系统具有良好的控制性能。

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。

电压型四象限变流器的数值仿真

针对电压型四象限变流器,提出了一种新的控制方法——瞬态电流控制法,建立了变流器系统的数学模型,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真。仿真结果表明:在机车运行的两种典型工况即牵引和再生下,该方法不仅能使中间回路的直流电压基本保持恒定,供电接触网或牵引变压器一次侧的功率因数接近于1,而且在电网侧可获得一个近似正弦波的电流,减少对周围环境的电磁干扰,同时,可以在以上两种典型工况间实现平滑的转换。

基于SPWM调制的2种电压型四象限变流器比较与仿真

在分析单相两电平和三电平四象限变流器工作原理的基础上,建立了基于理想开关函数的数学模型,介绍了其SPWM调制原理。通过计算机仿真对这两种变流器进行了对比,得出三电平四象限变流器是一种性能更优的AC-DC变换装置。