列車牽引交流傳動控制系統(tǒng)作為電氣傳動控制的一個獨立分支,在交通運輸牽引傳動領域有著舉足輕重的地位。它是一個非線性、變量多和強耦合的系統(tǒng),能量傳遞通過變流器完成交-直-交的轉(zhuǎn)換,將轉(zhuǎn)換后的交流電傳輸?shù)疆惒诫妱訖C中完成傳動。整個過程它以牽引電動機為控制對象,通過開環(huán)或者閉環(huán)控制系統(tǒng)對牽引電動機轉(zhuǎn)速參數(shù)的實時控制,來達到對驅(qū)動對象控制與調(diào)節(jié)的目的。實際傳動系統(tǒng)的構(gòu)建相當細致與復雜,并且影響運行穩(wěn)定的因素眾多,其中系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的諧波對系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響比較嚴重,這些諧波主要來源是IGBT開關元件工作時導致的尖峰電壓所產(chǎn)生。為了使系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有所提高,本文針對諧波這一問題,主要開展了Matlab環(huán)境下交流機車變頻調(diào)速過程仿真分析并做系統(tǒng)改進的工作,主要包括:研究了列車牽引交流系統(tǒng)運行的基本原理,了解其運行過程中會產(chǎn)生諧波的主要原因,然后在Matlab/simulink平臺上搭建傳動系統(tǒng)的仿真模型,完成仿真并分析結(jié)果;研究了濾波電路的相關原理,針對諧波問題對仿真電路進行改進,改進方案是在逆變器輸出端的電路中加入設計的三相濾波器電路,并對改進后的模型進行仿真,再根據(jù)仿真實驗結(jié)果與改進前的仿真... 

【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

交流傳動系統(tǒng)簡圖

產(chǎn)生的機械能就被制動電阻消耗。至今，電力機車的制動方式有電阻制動和再生制動兩種，電阻制動是以電能的形式將制動輪產(chǎn)生的機械能傳遞給制動電阻，并以熱能的形式在制動電阻上消耗。當機車采用正常制動時，再生制動出現(xiàn)狀況，發(fā)生制動不足或者無效，則電阻制動將順利投入運行，作為再生制動的補充。再生制動就是可以在制動時再生能量，顧名思義，就是將產(chǎn)生機械能轉(zhuǎn)化電能的制動過程，將輪對產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化為電能并反向傳遞到電網(wǎng)中，得以再次利用。在此過程中不會產(chǎn)生機械磨損，制動力效果更好，效率更高。能量傳遞路徑如圖1.2所示。圖1.2能量傳遞路徑在異步電動機變壓變頻調(diào)速時，需要進行頻率和電壓的協(xié)調(diào)控制，通過壓頻比這個衡量標準去調(diào)節(jié)，電壓和頻率作為兩種獨立的輸入變量。恒功率運行時，牽引電動機與變流器之間有兩種極端的調(diào)節(jié)方式，電動機與變流器二者只能有一個工作在最優(yōu)狀態(tài)，其能力才可以得到充分利用。逆變器開關通斷時會導致逆變器輸出電壓波動，導致出現(xiàn)“尖峰電壓”，這是諧波的主要來源。此外，逆變器輸出本身就不是一個規(guī)則的正弦波，所以會還有一點諧波，當電機三相負載不均衡或者逆變器輸出頻率過高時，也會產(chǎn)生諧波[29]。因此，諧波來源很多，不管有幾種諧波來源，產(chǎn)生的附加損耗轉(zhuǎn)化為熱能，對電機和電路都不好，所以本文提出在逆變器后加三個單相濾波器，可以使這個問題得到一些改善。交-直-交流傳動電力機車的電源側(cè)變流器是四象限脈沖整流器，在牽引工況下，整流器以整流模式工作，當機車再生制動的工況下，整流器以逆變的模式工作。它在再生制動或牽引工況下應能滿足以下三點：電網(wǎng)電流波形接近正弦波形；交流電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1；保證直流中間環(huán)節(jié)的電壓恒定。兩電平式逆變器由開關元件IGBT組成三相逆變橋?

蘭州交通大學工程碩士學位論文-9-2變頻調(diào)速系統(tǒng)的理論分析2.1異步牽引電機的調(diào)速方式分析2.1.1異步牽引電機基本原理三相異步電機歸屬于感應電動機，需要同時接入相位差120度的380V三相交流電流供電的一類電動機，因為三相異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場以不同的轉(zhuǎn)速、相同的方向旋轉(zhuǎn)，運行過程產(chǎn)生轉(zhuǎn)差率，三相異步電動機的名字由此而來。異步電動機轉(zhuǎn)子導體上之所以能產(chǎn)生電磁作用力，關鍵是導體與行波磁場存在著相對運動，這樣才能發(fā)生電磁感應，產(chǎn)生電勢形成電流，從而產(chǎn)生電磁力。因此，三相異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或速度總是略低于或略高于同步轉(zhuǎn)速或同步速度。如果異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或速度等于同步速度或同步轉(zhuǎn)速，則行波，磁場與轉(zhuǎn)子導體之間不再有相對運動，也就不可能在轉(zhuǎn)子導體中感應電勢、產(chǎn)生電磁力異步電動機的轉(zhuǎn)子與行波磁場只能異步運動[30]。旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和固定的定子是三相異步電動機兩個基本部分組成。其中定子包括定子鐵心、定子繞組、定子機座三部分，定子機座為定子鐵心提供安裝空間，是電動機的機械支撐部分，機車用的異步電動機中通常不采用專門機座，而采用全疊片焊接結(jié)構(gòu)機座；定子鐵心是電動機主磁路的一部分，為減少鐵心損耗與勵磁電流，鐵心由低損耗冷軋硅鋼片沖片疊成；定子繞組為電動機的電路部分，其作用主要是感應電勢，通過電流來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換[31]。還有一個基本組成就是轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)采用銅導條鼠籠式，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子鐵心也為主磁路的一部分，通常是兩個壓板和冷軋硅鋼片疊壓形成，將其套在轉(zhuǎn)軸上，配合傳遞扭矩。三相籠型異步電動機的組成部件如圖2.1所示。圖2.1異步電動機組成圖


本文編號：3283379