基于PWM整流器的改进型轨道交通充电机研究

发布时间：2020-09-17 13:40

　　充电机作为辅助变流系统中的一部分,承担着为动车组低压直流负载和蓄电池供电的任务,但传统充电机设计中常使用三相不控整流电路,造成交流侧谐波污染。为缓解充电机对交流输入侧的谐波影响,本文对三相PWM整流器在充电机中的应用展开研究。本文首先根据三相电压型PWM整流器的拓扑结构建立其数学模型,推导出坐标变换公式并建立三相PWM整流器在同步旋转坐标系下的数学模型,然后分析了解耦控制的参数设计。在对PWM整流器进行数学分析后,本文设计了充电机的拓扑形式,同时提出一种充电机接入辅逆变压器的新型拓扑结构,并根据PWM整流器主电路参数的设计方法对充电机主电路参数进行设计,再根据主电路参数对控制系统一部分硬件进行修改并进行控制软件设计。辅助逆变器带不平衡负载及非线性负载时会造成交流侧电压中产生负序分量和低次谐波,从而会对充电机控制造成影响。为此,本文对辅助逆变器负载造成的负序分量和低次谐波进行分析,将其转换为基波正序同步旋转坐标系下的二次谐波和六次谐波。鉴于谐振控制器对特定频率下的信号有很好的跟踪性能,针对输入不平衡和非线性的问题,拟使用多个准谐振控制器配合电流内环PI控制器进行控制。之后使用双线性变换对准谐振控制器进行离散化,再得到可以在数字控制器中实现的差分形式。最后,根据本文设计的充电机,在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型进行仿真,验证了充电机两种拓扑设计的可行性,并利用混合动力动车组辅助逆变器实验台对控制软件进行了验证。图62幅,表1个,参考文献68篇。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM461
【部分图文】：

动车组,变流器,充电机,主辅分离

１．２．２．充电机结构类型及对比逡逑动车组牵引变流系统主要有两种结构，即主辅一体化结构和主辅分离结构Ｗ，逡逑如图１－１所示。主辅一体化结构中牵引变流器与辅助变流器均从网侧变流器后的逡逑中间直流环节取电，相比主辅分离结构能省去额外的辅助整流器和变压器绕组，逡逑空间结构更加紧密。对于地铁车辆等城市轨道交通车辆，其牵引供电系统多为直逡逑流供电，因此辅助变流器与牵引变流器均可直接从直流供电母线取电。逡逑牵邋逦逦邋逦逦１邋牵邋逦逦邋逦逦逡逑牵引＾网侧Ｉ牵引＿牵引逦牵引＾网侧４１牵引—牵引逡逑变压器＿变流器邋１变流器＝电机逦变压器＿变流器＿Ｉ变流器＾电机逡逑网邋逦逦＇逦Ｌ＿＿＿Ｊ邋逦１邋网逦——Ｊ邋Ｌ＿＿Ｊ邋Ｌ＿＿Ｊ邋逦逡逑辅助逦辅助逦辅助逡逑变流器逦逦整流器逦变流器逡逑（ａ）主辅一体化结构逦（ｂ）主辅分离结构逡逑图１－１动车组牵引变流系统逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｒａｃｔｉｏｎ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｏｆＥＭＵｓ逡逑充电机是辅助变流系统的一部分，在动车组辅助变流系统中通常接在辅助逆逡逑变器后级，将交流输入通过电力电子装置变换为直流输出，最早的充电机为工频逡逑不控整流模式，经过几十年的发展，逐渐转变为高频隔离开关隔离模式。而在地逡逑铁辅助变流系统中充电机则可以从辅助逆变器输出侧取电或直接从直流母线取逡逑电。从电路结构上看，充电机主要可以分为三种类型，如图１－２所示。逡逑图ｌ－２ａ为交流输入

充电机,结构示意图,变流器

拓扑结构图,半桥,拓扑结构,直流侧

北京交通大学硕士学位论文在能馈式牵引供电系统［０得到应用，取得不错的效整流器常见拓扑结构逡逑的拓扑结构来看，ＰＷＭ整流器主要可以分为电压型扑在电路结构上存在一定的对偶性。电压型ＰＷＭ整进行储能，使其电压输出更为平稳，直流侧可以等效型ＰＷＭ整流器（ＣＳＲ）的直流侧则使用电感进行储能，，直流侧等效为高阻抗的电流源。逡逑有半桥和全桥两种拓扑结构，如图１－３和图１－４所示扑只有一个桥臂使用功率开关管，另一桥臂由两个串，但控制时需考虑两个电容的均压问题，因此控制上

【参考文献】