电力机车辅助变流器整流控制系统研究
发布时间：2021-07-04 10:03
在现代电力机车上,供电系统主要分为两大部分:牵引变流器和辅助变流器。辅助变流器作为电力机车组成的重要部分,其正常工作与否对电力机车能否正常运行起着重要作用。本文以电力机车辅助变流器的PWM整流系统为研究对象,主要研究了PWM整流器的数学模型及其控制策略,在间接电流控制的基础上加以改进,进而提升整流系统的功率因数。本文在综述了PWM整流器国内外研究现状的基础上,分析建立了PWM整流器的数学模型。外针对目前PWM整流器间接电流控制策略过度依赖主回路参数、无功消耗过大等缺点,本文引入电流解耦控制器来将交流侧输入电流解耦成有功电流和无功电流,通过补偿系数的调制将输入侧的无功电流减小到0进而降低无功功率,提高系统的功率因数。控制过程中补偿系数的选取最为关键,若补偿不当可能引起系统震荡。为此本文提出一种新的基于电流解耦的间接电流控制策略,根据判断当前功率因数值所在的范围不同,以分段式非线性控制来矫正补偿系数,从而实现稳定的、快速的降低交流侧的电压和电流的相位差,进而提升整个整流系统的功率因数。在理论分析的基础上,使用MATLAB建立传统间接电流控制和本文改进后控制策略的仿真模型,仿真结果表明本文提...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“DC-AC”型结构示意图
图 1.2 “DC-DC-AC”型结构示意图在“直-交”型辅助变流器中，“DC-AC”结构的辅助变流器与“DC-DC-AC”结构的辅助变流器各有优缺点。“DC-AC”型结构的辅助变流器的优点在于其所使用的开关管数量较少，控制简单，并且在高压输入与低压输出之间有电气隔离；其缺点是输出的交流三相电压容易受牵引变流器中间直流电压波动的影响，并且对于开关管的耐压值要求高，在提升了成本的同时也限制了开关管的开关频率；“DC-DC-AC”型结构的辅助变流器的优点在于利用斩波器来稳定牵引变流器中间直流电压，最大程度上降低甚至消除了牵引变流器中间直流电压波动对三相逆变器输出的影响；其缺点在于高压输入与低压输出之间没有实现电气隔离，并且还要增加当斩波器失去控制时对三相逆变器以及辅助设备的保护电路。（2）“交-直-交”型辅助变流器“交-直-交”型辅助变流器，即为“AC-DC-AC”型，“DC-DC-AC”型结构的辅助变流器的结构示意图1.3所示。辅助变流器先从牵引变压器辅助绕组取电，输入单相 PWM 整流器，经过中间直流支撑电容储能输入三相逆变器，再输出交流三相电压给辅助设备供电。“DC-DC-AC”型结构由单相 PWM 整流器和三相
第 6 章 仿真及实验验证为了对验证本文在传统间接电流控制策略的基础所做出的改进。先对传统间接电流控制建立了仿真，然后对本文提出的控制策略建立仿真，通过对比验证本文提出控制策略的优越性。最后在试验台上完成小功率实验。6.1 传统间接电流控制策略 Matlab 仿真结果及分析为了显示改进后的控制策略的优势，先将传统间接电流控制策略使用在电力机车辅助变流器整流时的仿真模型在 Matlab/Simulink 平台下建立。具体仿真模型如图 6.1 所示：Discrete,Ts = 1e-05 s.c12BreakerStepNOTLogical Operator+Series RLC Branch1
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PWM整流器的双闭环控制系统的研究[J]. 李长安,张育粱. 自动化应用. 2018(05)
[2]基于滞环的四象限整流器间接电流解耦控制[J]. 杨畅,范惊京,程善美. 电力电子技术. 2017(11)
[3]HXD3D电力机车辅助变流器控制策略研究[J]. 刘刚刚. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2017(09)
[4]大功率机车牵引四象限变流器解耦控制方案[J]. 范声芳,熊健,张凯,何立群,赵文才. 中国电机工程学报. 2012(21)
[5]基于DFT算法的单相数字锁相环[J]. 赵文才,范声芳,熊健,张凯. 电力电子技术. 2011(04)
[6]HXD3C型交流传动客货通用电力机车[J]. 王威,杨守君,柳占宇. 电力机车与城轨车辆. 2011(01)
[7]HXD3型机车的辅助变流系统[J]. 李玥珩,朱建伟. 内燃机车. 2011(01)
[8]电力机车辅助电机供电系统的研究设计[J]. 张全柱,邓永红,黄成玉. 电源技术. 2010(04)
[9]轨道交通用辅助逆变器制造技术发展概况[J]. 邹稳根. 铁道机车车辆工人. 2010(01)
[10]基于间接电流控制的电流型PWM整流器[J]. 吴奎华,李玉玲,林平,吴奎忠,张伟军. 电力系统及其自动化学报. 2008(03)
博士论文
[1]交流机车PWM整流器谐波特性优化控制与调制算法研究[D]. 宋可荐.北京交通大学 2017
[2]大功率四象限变流器控制技术研究[D]. 欧阳晖.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]大功率交流机车辅助变流器研制[D]. 周拓夫.湖北工业大学 2017
[2]机车单相PWM整流器的研究与实现[D]. 刘龙.华中科技大学 2016
[3]电力机车辅助变流器控制策略研究[D]. 张小磊.湖北工业大学 2015
[4]SS4B型电力机车辅助变流器的研究[D]. 卢震宇.北京交通大学 2015
[5]HXD3C电力机车辅助变流器控制策略研究[D]. 李文番.北京交通大学 2015
[6]电力机车辅助变流器控制系统设计及信号完整性分析[D]. 李哲.北京交通大学 2013
[7]电力机车辅助变流器控制策略研究[D]. 张淼.北京交通大学 2013
[8]商务用增程式电动客车APU的设计及优化[D]. 侯博雅.哈尔滨理工大学 2013
[9]单相PWM整流器的研究[D]. 贺博.华中科技大学 2012
[10]单相电压型四象限整流器控制策略研究与实现[D]. 代云中.西南交通大学 2011
本文编号：3264583
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“DC-AC”型结构示意图
图 1.2 “DC-DC-AC”型结构示意图在“直-交”型辅助变流器中，“DC-AC”结构的辅助变流器与“DC-DC-AC”结构的辅助变流器各有优缺点。“DC-AC”型结构的辅助变流器的优点在于其所使用的开关管数量较少，控制简单，并且在高压输入与低压输出之间有电气隔离；其缺点是输出的交流三相电压容易受牵引变流器中间直流电压波动的影响，并且对于开关管的耐压值要求高，在提升了成本的同时也限制了开关管的开关频率；“DC-DC-AC”型结构的辅助变流器的优点在于利用斩波器来稳定牵引变流器中间直流电压，最大程度上降低甚至消除了牵引变流器中间直流电压波动对三相逆变器输出的影响；其缺点在于高压输入与低压输出之间没有实现电气隔离，并且还要增加当斩波器失去控制时对三相逆变器以及辅助设备的保护电路。（2）“交-直-交”型辅助变流器“交-直-交”型辅助变流器，即为“AC-DC-AC”型，“DC-DC-AC”型结构的辅助变流器的结构示意图1.3所示。辅助变流器先从牵引变压器辅助绕组取电，输入单相 PWM 整流器，经过中间直流支撑电容储能输入三相逆变器，再输出交流三相电压给辅助设备供电。“DC-DC-AC”型结构由单相 PWM 整流器和三相
第 6 章 仿真及实验验证为了对验证本文在传统间接电流控制策略的基础所做出的改进。先对传统间接电流控制建立了仿真，然后对本文提出的控制策略建立仿真，通过对比验证本文提出控制策略的优越性。最后在试验台上完成小功率实验。6.1 传统间接电流控制策略 Matlab 仿真结果及分析为了显示改进后的控制策略的优势，先将传统间接电流控制策略使用在电力机车辅助变流器整流时的仿真模型在 Matlab/Simulink 平台下建立。具体仿真模型如图 6.1 所示：Discrete,Ts = 1e-05 s.c12BreakerStepNOTLogical Operator+Series RLC Branch1
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PWM整流器的双闭环控制系统的研究[J]. 李长安,张育粱. 自动化应用. 2018(05)
[2]基于滞环的四象限整流器间接电流解耦控制[J]. 杨畅,范惊京,程善美. 电力电子技术. 2017(11)
[3]HXD3D电力机车辅助变流器控制策略研究[J]. 刘刚刚. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2017(09)
[4]大功率机车牵引四象限变流器解耦控制方案[J]. 范声芳,熊健,张凯,何立群,赵文才. 中国电机工程学报. 2012(21)
[5]基于DFT算法的单相数字锁相环[J]. 赵文才,范声芳,熊健,张凯. 电力电子技术. 2011(04)
[6]HXD3C型交流传动客货通用电力机车[J]. 王威,杨守君,柳占宇. 电力机车与城轨车辆. 2011(01)
[7]HXD3型机车的辅助变流系统[J]. 李玥珩,朱建伟. 内燃机车. 2011(01)
[8]电力机车辅助电机供电系统的研究设计[J]. 张全柱,邓永红,黄成玉. 电源技术. 2010(04)
[9]轨道交通用辅助逆变器制造技术发展概况[J]. 邹稳根. 铁道机车车辆工人. 2010(01)
[10]基于间接电流控制的电流型PWM整流器[J]. 吴奎华,李玉玲,林平,吴奎忠,张伟军. 电力系统及其自动化学报. 2008(03)
博士论文
[1]交流机车PWM整流器谐波特性优化控制与调制算法研究[D]. 宋可荐.北京交通大学 2017
[2]大功率四象限变流器控制技术研究[D]. 欧阳晖.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]大功率交流机车辅助变流器研制[D]. 周拓夫.湖北工业大学 2017
[2]机车单相PWM整流器的研究与实现[D]. 刘龙.华中科技大学 2016
[3]电力机车辅助变流器控制策略研究[D]. 张小磊.湖北工业大学 2015
[4]SS4B型电力机车辅助变流器的研究[D]. 卢震宇.北京交通大学 2015
[5]HXD3C电力机车辅助变流器控制策略研究[D]. 李文番.北京交通大学 2015
[6]电力机车辅助变流器控制系统设计及信号完整性分析[D]. 李哲.北京交通大学 2013
[7]电力机车辅助变流器控制策略研究[D]. 张淼.北京交通大学 2013
[8]商务用增程式电动客车APU的设计及优化[D]. 侯博雅.哈尔滨理工大学 2013
[9]单相PWM整流器的研究[D]. 贺博.华中科技大学 2012
[10]单相电压型四象限整流器控制策略研究与实现[D]. 代云中.西南交通大学 2011
本文编号：3264583
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