本文關(guān)鍵詞：混合動力動車組網(wǎng)側(cè)變流器的研究

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【摘要】：混合動力動車組是一種具有兩種動力輸入的新型動車組車型,可以采用接觸網(wǎng)供電或動力電池(柴油發(fā)電機(jī))等不同供電方式。其中,網(wǎng)側(cè)變流器作為連接交流接觸網(wǎng)與牽引逆變器/DCDC電池控制器之間的接口,采用了單相PWM整流器的拓?fù)?具備能量雙向流動、直流電壓可控、交流諧波含量低等優(yōu)點。在列車牽引時網(wǎng)側(cè)變流器將交流電整流成直流電,為牽引逆變器提供穩(wěn)定的直流電壓；列車制動時,網(wǎng)側(cè)變流器將列車的制動能量進(jìn)行逆變,回饋到電網(wǎng),實現(xiàn)了能量的回收利用。本文對混合動力動車組網(wǎng)側(cè)變流器的主電路及控制技術(shù)展開研究,并通過大量的仿真和實驗進(jìn)行了驗證。 首先,對高速動車組的網(wǎng)側(cè)變流系統(tǒng)方案進(jìn)行研究。分別介紹了CRH1、CRH2、 CRH3、CRH5型動車組的編組情況以及牽引供電變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),并重點對比分析了每種車型網(wǎng)側(cè)變流器的主電路拓?fù)涞膬?yōu)缺點。最后結(jié)合混合動力動車組的供電模式特殊性,提出了混合動力動車組網(wǎng)側(cè)變流器的主電路結(jié)構(gòu),并明確了系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)。 其次,結(jié)合網(wǎng)側(cè)變流器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在分析了主電路的工作原理以及每個元件在電路中所起的作用后,提出了網(wǎng)側(cè)變流器等比例樣機(jī)主電路參數(shù)設(shè)計方法與等效原則,并結(jié)合網(wǎng)側(cè)變流器的實際參數(shù)進(jìn)行了計算,搭建了等比例的小實驗樣機(jī)。借助Matlab仿真和實驗進(jìn)行了驗證,結(jié)果表明,采用該等效原則設(shè)計的等比例樣機(jī)在動靜態(tài)特性上都與實際系統(tǒng)具有很好的一致性。 再次,對網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略進(jìn)行了研究。首先介紹了三相PWM整流器在靜止坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,從而引出單相PWM整流器在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制模型,并介紹了控制器的參數(shù)設(shè)計方法。然后分析了傳統(tǒng)的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制策略,并提出了一種改進(jìn)后的構(gòu)造虛擬正交坐標(biāo)軸的方法,使系統(tǒng)能夠更快的跟蹤實際電流的變化,改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性。基于此同時也介紹了軟件鎖相環(huán)的設(shè)計和載波移相控制方法。通過仿真驗證了改進(jìn)型控制策略比傳統(tǒng)型存在的優(yōu)勢。 最后,參與搭建了基于混合動力動車組牽引供電變流系統(tǒng)的實驗平臺,重點進(jìn)行了網(wǎng)側(cè)變流器的本體功能實驗,包括基本動靜態(tài)特性、載波移相、功率溫升等實驗。并參與實現(xiàn)了與牽引傳動系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)、以及與DCDC動力電池模擬過分相區(qū)的配合聯(lián)調(diào)。通過對大量實驗波形和數(shù)據(jù)的分析總結(jié),驗證了本文提出的主電路結(jié)構(gòu)和控制策略的有效性,以及理論分析的正確性。
【關(guān)鍵詞】：混合動力動車 網(wǎng)側(cè)變流器 PWM整流器 等比例樣機(jī) 雙閉環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 國內(nèi)外高速動車組發(fā)展11-13
• 1.1.1 國外高速動車組發(fā)展11-12
• 1.1.2 國內(nèi)高速動車組發(fā)展12-13
• 1.2 混合動力動車組及網(wǎng)側(cè)變流器研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 混合動力動車組的介紹13-15
• 1.2.2 網(wǎng)側(cè)變流器的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-19
• 2 高速動車組網(wǎng)側(cè)變流系統(tǒng)方案研究19-31
• 2.1 CRH動車組網(wǎng)側(cè)變流系統(tǒng)比較分析19-27
• 2.1.1 CRH1型動車組網(wǎng)側(cè)變流系統(tǒng)19-22
• 2.1.2 CRH2型動車組網(wǎng)側(cè)變流系統(tǒng)22-24
• 2.1.3 CRH3型動車組網(wǎng)側(cè)變流系統(tǒng)24-25
• 2.1.4 CRH5型動車組網(wǎng)側(cè)變流系統(tǒng)25-27
• 2.2 CRH動車組網(wǎng)側(cè)變流系統(tǒng)小結(jié)27-28
• 2.3 混合動力動車組網(wǎng)側(cè)變流系統(tǒng)設(shè)計方案28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 網(wǎng)側(cè)變流器等比例樣機(jī)主電路研究與設(shè)計31-47
• 3.1 主電路參數(shù)折算方法31-39
• 3.1.1 PWM整流器主電路工作原理31-33
• 3.1.2 系統(tǒng)基本電氣參量基準(zhǔn)值的選定33-34
• 3.1.3 交流側(cè)電感折算34-36
• 3.1.4 次諧振支路參數(shù)折算36-37
• 3.1.5 直流支撐電容折算37-39
• 3.2 等比例樣機(jī)設(shè)計結(jié)果39-40
• 3.3 仿真對比驗證40-44
• 3.4 樣機(jī)實驗44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 網(wǎng)側(cè)變流器控制策略研究47-73
• 4.1 PWM整流器的建模及控制參數(shù)設(shè)計47-55
• 4.1.1 PWM整流器靜止坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型47-49
• 4.1.2 PWM整流器旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型49-50
• 4.1.3 PWM整流器控制參數(shù)設(shè)計50-55
• 4.2 并網(wǎng)控制策略的研究及仿真55-68
• 4.2.1 并網(wǎng)控制策略概述55-57
• 4.2.2 軟件鎖相環(huán)的設(shè)計57-60
• 4.2.3 基于同步dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙閉環(huán)控制60-68
• 4.3 載波移相控制68-72
• 4.3.1 原理分析68-69
• 4.3.2 仿真對比驗證69-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 5 實驗平臺及波形分析73-91
• 5.1 混合動力動車組牽引供電實驗平臺73-80
• 5.2 實驗情況80-90
• 5.2.1 網(wǎng)側(cè)變流器本體功能測試80-87
• 5.2.2 網(wǎng)側(cè)變流器與其他系統(tǒng)的配合實驗87-90
• 5.3 本章小結(jié)90-91
• 6 總結(jié)與展望91-93
• 6.1 結(jié)論91-92
• 6.2 未來工作展望92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果97-101
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集10

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本文編號：1019318