大功率电力机车辅助系统交流滤波电路设计

分析了大功率电力机车辅助系统采用变压器次级取电电路的设计及工作原理,详细阐述了辅助系统交流滤波电路设计选型计算方法,并对辅助系统进行了模拟仿真,实现大功率机车牵引和辅助系统独立工作,辅助系统合理化、轻量化设计,通过试验验证该设计方法合理可行。     

多路输出辅助变流器产品测试系统研制

本辅助变流器是轨道交通中电力机车、动车组和地铁的重要组成部分,它将受电弓、变压器或主变流器中间回 路的电能进行转换,用于对车厢内部非动力设备进行供电,如冷却塔风机、牵引风机、压缩机电机、牵引变压器油泵、 主变流器辅助用电、车内空调、供电柜风机等。多路（5路及以上）输出辅助变流器产品测试系统,是为多路输出辅助变 流器产品进行智能化试验测试所研发的一套实验室用测试测量设备,对多路输出辅助变流器产品的输入电压电流、输出 电压电流等信号进行测量和电能质量分析,获取并存储相关数据与分析结果,帮助产品研发人员提高产品质量与性能, 保证产品在现场应用环境下稳定可靠运行。     

大功率永磁辅助同步磁阻牵引电机磁极优化

永磁牵引系统是下一代轨道交通的发展方向,但高速惰行、带速重投和匝间短路等难题阻碍了永磁牵引的应用,永磁辅助同步磁阻电机是解决上述难题的最佳选择。总结了永磁辅助同步磁阻电机的设计方法,设计了3层U型磁障大功率牵引驱动电机,给出了各层磁障对应的极弧系数和磁障张角以及永磁体最佳尺寸比。提出用偏心气隙结合不均匀磁桥对磁极结构进行优化。发现气隙比为1.63时,抑制转矩脉动的效果最佳;而不均匀磁桥不仅可以降低转矩脉动,还使转子的机械强度得到提高。对所设计的380 kW永磁辅助同步磁阻牵引电机的分析表明,所提出的方法可有效地降低转矩脉动。     

大功率单相两电平四象限整流器关键技术研究

随着列车速度的提高,大功率动车组牵引系统的研究具有重要意义,四象限整流器的控制是牵引系统的核心之一,在此首先分析了大功率四象限整流器的工作原理,接着对其控制策略中的锁相环、电流内环比例谐振(PR)控制、直流电压外环控制和载波移相进行研究,最后利用PSIM软件进行仿真分析和实验验证,结果表明交流侧电压和电流基本同相位,功率因数近似等于1,直流侧电压稳定,证明其设计的正确性。     

大功率可编程直流电流源的快速跟踪控制

大功率可编程直流电流源是一种输出电流脉动波形、脉动幅值和脉动周期可通过编程设定的特种直流电流源。本文设计了大功率可编程直流电流源的原理电路及其参数,分析了电源的工作原理,建立了电源系统的数学模型。针对本电源系统含有典型二阶振荡环节的特点,提出一种基于等效模型的调节器设计方法;针对输出电流单闭环控制快速性与稳定性矛盾突出的问题,提出引入滤波电感电流作为内环的新型双闭环控制模式。开发了基于上位机远程编程控制的22k W双路直流电流源样机,在不同脉动波形、幅值和周期下的实验结果表明,本文提出的电流双闭环控制策略具有更短的调节时间和更高的系统稳定性。     

含有弱交流电网的电压源换流站直流电网分级控制策略研究

本文对含多个VSC的直流输电系统进行了讨论,对于VSC直流电网中含弱交流系统的复杂控制情况,本文提出了一种VSC直流电网协同分级控制策略。该控制策略根据交流强电网与换流站中间所隔输变电系统的数量将换流站的控制策略分级,所提控制策略在不同层级的控制中控制不同的变量。本文对不同层级间的控制变量与系统动态响应的关系进行了讨论;然后对该控制策略的设计进行了比较优化,并对连接弱电网的不同VSC换流站承担电压和功率的控制进行了比较分析;最后在该控制策略中增加了直流侧稳压控制电路,该稳压电路能够提高整个直流系统和中间弱交流系统的稳定。     

单相PWM整流器谐波电流抑制算法研究

单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器广泛应用于交流传动领域,是交流传动电力机车主牵引和辅助供电系统的重要组成部分,同时也是牵引网的主要谐波源。详细分析牵引网谐波电压和直流电压脉动对单相PWM整流器网侧电流的影响,提出采用嵌入式重复控制和N次陷波器相结合的控制算法,对网侧谐波电流进行抑制。详细讨论电流环嵌入式重复控制器的设计方法,理论分析重复控制算法对牵引网谐波电压的抑制效果,给出电流环控制参数的选取原则。针对直流电压脉动,提出采用N次陷波器抑制其对网侧电流的影响,给出与电压环PI调节器相结合的设计方法,并讨论电压环的跟随性。最后,搭建单相PWM整流器的实验装置,对该算法进行实验验证。实验结果证明了该算法的正确性和有效性。     

拍频抑制算法在200km/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。     

一种高压宽范围输入辅助电源的设计

基于输入串联输出并联(ISOP)变换器和多路输出反激变换器,提出了一种应用于中大功率系统的辅助电源.该电源采用一种初级电流反馈的输入均压输出均流的控制方法,保证了输入电压均压与输出电流均流,提高了初、次级电路之间的绝缘等级,省掉了光耦.分析了电源系统的控制方法和变压器的设计等问题,实验结果验证了控制和设计的正确性.     

基于PLC及Pro-face高精度大功率稳压直流电力电源系统的设计

介绍一种采用FX2N,Pro-face实现的高精度大功率稳压直流电力电源.根据设计要求给出了该系统的具体设计步骤及监控软件方案.实际运行结果表明,该电源系统性价比高,可靠性高,动态响应快,稳定性好,稳压精度极高.     

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。     

模块化多电平变流器型中压直流牵引供电系统控制方法研究

针对当前交流电气化铁道存在的电能质量和过分相等问题,研究一种适用于高速铁路的模块化多电平变流器(MMC)型中压直流牵引供电系统(MVDC TPSS)。针对系统运行控制问题,提出一种多牵引变电所(TSS)并联运行协调控制方法,用于抑制牵引网直流电压的波动,提高牵引网直流电压水平,使系统具备更高的可靠性与即插即用性能。从MMC的等效简化模型出发,建立MMC型牵引变电所的控制小信号模型,推导出牵引变电所输出电流与牵引网直流电压间的小信号传递函数,研究输出电流前馈控制对系统动态性能的影响,分析在牵引负荷移动时控制系统的稳定性。最后搭建详细仿真模型,模拟实际牵引供电系统的运行工况,验证所提控制方法的有效性。     

直流接地极入地电流引起的高速铁路系统不同位置变压器直流电流分布规律

随着我国直流输电工程与高速铁路的广泛延伸,直流接地极与高速铁路相接近的情况时有发生。当直流接地极有大电流入地时,直流电流会流入高速铁路系统,可能造成沿线变压器直流偏磁。该文建立了包含高速铁路综合接地系统和牵引供电系统的直流电流分布的分析模型,计算了直流接地极入地电流在高速铁路系统的总体分布,获得牵引变电所、自耦变压器(auto transformer,AT)所、分区所内各变压器和机车牵引变压器流过的直流电流,分析以上各所的间距、直流接地极位置、动车的存在等因素对流过变压器的直流电流的影响。研究结果表明,接地极在高铁上的投影位于牵引变电所或AT所时所内变压器流过的直流电流最大,而位于分区所或相邻两所中间位置时,流过变压器的直流电流会有所降低。动车位置对高速铁路直流电流分布影响不大。     

100％低地板车牵引辅助试验测试系统设计

本文提出了一种应用于100％低地板车牵引辅助系统的试验测试系统。试验测试系统根据100％低地板轻轨车牵引变流器及辅助变流器（辅助逆变器十充电机）试验系统的需要而设计,主要包括试验台、上位机监测软件、牵引计算软件等。试验测试系统的测试项目涵盖了牵引和辅助变流器的各种运行工况,同时对变流器进行网络监控,并对试验数据进行分析处理,从而模拟实际车辆运行效果。测试系统通过在实际100％低地板车试验系统上的调试使用,实现了预期的功能,运行效果良好。     

轨道车辆大功率高频辅助变流器设计研究

介绍了一种基于LLC谐振变换器的轨道车辆大功率高频辅助变流器设计方法,主要对LLC谐振变换器工作原理、核心器件选型及电磁兼容等关键项点进行理论分析和硬件设计,并通过样机试验验证了设计思路,为轨道车辆大功率高频辅助变流器设计提供理论支撑和工程经验。     

牵引供电变流器发展的新活力-IGCT

对新型电力电子器件-集成门极换向晶闸管(IGCT)的特性、优点,及其在大功率、高电压系统中的应用前景作了全方位的探讨,并就已有供电变流器的运行状况作以分析,认为采用IGCT模块的大功率牵引变流器是牵引供电系统的发展趋势.     

电力机车牵引电机温升偏高的分析与优化

针对一台大功率交流传动电力机车牵引系统联调试验时发生的牵引电机定子绕组温升偏高问题,分别从梳理试验数据、审核技术设计、分析影响因素、设计优化方案和验证该优化方案5个方面,进行了原因分析和优化改进.     

浅析电力机车对牵引网电能质量的影响

电力机车作为牵引网的负载,其产生的谐波会对牵引网造成污染,如果车网关系不匹配,电力机车和牵引网会产生谐振现象,交流电力机车中间直流电压的低频震荡也会引起牵引网电压的震荡,所以电力机车对牵引网电能质量的影响越来越受到重视.介绍了电力机车产生的谐波对牵引网的影响,车网谐振和低频振荡出现时的现象及其解决办法.     

基于半桥结构的新型高速铁路功率调节器

随着电气化铁路朝着高速、大功率负荷发展,电力牵引系统的电能质量问题变得越来越至关重要.提出一种适合于大功率补偿的基于半桥变流器结构的新颖铁路功率调节装置.该补偿系统中,由2个背靠背的半桥变流器通过中间2个串联电容连接在一起,然后通过降压变压器分别与2个牵引供电臂连成一体.相对于传统功率调节器,该功率调节单元只需要2个开关桥臂和1组串联电容,减少了1对开关桥臂即4个功率开关管.在完成同样功能前提下,将功率开关减少了一半,减小了硬件成本,提高了补偿装置的可靠性能.这样将大大有利于装置的大功率模块化,与当今高速铁路大容量的功率补偿相对应,具有很好的发展前景.仿真和实验结果验证了所提补偿结构及其方法的有效性.     

单级式自动均流大功率LED驱动电源分析

Boost功率因数校正(PFC)电路与LLC谐振电路共用开关管,采用平衡电容解决大功率发光二极管(LED)驱动电源在多路半导体LED并联时的均流,实现单级式自动均流LED驱动电源方案,驱动电路结构简化,电路参数设计简单,仿真和实验结果验证了该驱动的有效性。