在電力牽引交流傳動(dòng)系統(tǒng)中,由于牽引網(wǎng)單相供電和單相PWM整流器的工作特性,牽引變流器直流環(huán)節(jié)的電壓會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)。高速動(dòng)車組為實(shí)現(xiàn)輕量化,其牽引變流器取消了LC諧振濾波電路,導(dǎo)致直流環(huán)節(jié)中脈動(dòng)電壓無法被有效的吸收,影響牽引變流器的穩(wěn)定運(yùn)行。鑒于此,本文以無LC諧振濾波電路的牽引變流器為對(duì)象,研究脈動(dòng)電壓對(duì)牽引變流器影響的抑制策略。首先,研究了脈動(dòng)電壓產(chǎn)生的機(jī)理,并定量分析了脈動(dòng)電壓對(duì)網(wǎng)側(cè)電流和牽引電機(jī)的影響。其次,為抑制網(wǎng)側(cè)低次諧波電流,電壓外環(huán)采用直流側(cè)電壓動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和后置數(shù)字濾波器的方法,研究了低通濾波器、陷波器和濾波器組合的參數(shù)設(shè)計(jì)及離散方法,濾除給定電流中的脈動(dòng)分量。在電流內(nèi)環(huán),根據(jù)單相PWM整流器的數(shù)學(xué)模型重新設(shè)計(jì)奇次重復(fù)控制器,同時(shí)探討了準(zhǔn)比例諧振控制器的相位補(bǔ)償問題,并優(yōu)化參數(shù)。基于內(nèi)模原理的奇次重復(fù)控制器和比例諧振控制器均改善了單相PWM整流器跟蹤交流信號(hào)的能力。然后,在多模式PWM調(diào)制策略中,SHEPWM技術(shù)采用在線擬合替代離線優(yōu)化�；诜肫胶獾脑�,研究了牽引電機(jī)無拍頻控制算法,在高載波比時(shí),牽引逆變器采用前饋補(bǔ)償,實(shí)時(shí)修正牽引逆變器觸發(fā)脈寬。在低載波比時(shí),牽引逆變器采用頻率補(bǔ)償,動(dòng)態(tài)修正牽引逆變器的輸出頻率。為更好的抑制拍頻現(xiàn)象,采用周期預(yù)測(cè)彌補(bǔ)PWM更新帶來的延時(shí)誤差。兩種無拍頻控制算法均抑制了脈動(dòng)電壓引起的拍頻電流和脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。最后,在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下搭建牽引變流器的仿真模型,對(duì)抑制網(wǎng)側(cè)低次諧波電流的改進(jìn)算法進(jìn)行仿真分析,同時(shí)按調(diào)制模式不同,對(duì)兩種無拍頻控制算法進(jìn)行仿真分析,通過對(duì)仿真數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比研究,驗(yàn)證了本文提出方法的正確性和有效性。
【學(xué)位單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

２０１２年北京動(dòng)車段，由于多個(gè)列車同時(shí)升弓，導(dǎo)致牽引網(wǎng)含有大量的低次諧波電流，??電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重，造成在同一供電區(qū)間的動(dòng)車組牽引變流器無法啟動(dòng)［６］。因此，研宄??網(wǎng)側(cè)低次電流諧波產(chǎn)生的機(jī)理及其抑制方法具有重要的意義。同時(shí)，中間直流環(huán)節(jié)的脈??動(dòng)電壓也會(huì)使?fàn)恳姍C(jī)產(chǎn)生拍頻電流和脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，還會(huì)造成噪聲增大、穩(wěn)定性降低等問??題�？傊�，牽引網(wǎng)電流諧波和牽引電機(jī)拍頻問題都影響了電力牽引交流傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行，??不利于鐵路系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)營(yíng)，亟待解決。??相比于在直流環(huán)節(jié)并聯(lián)ＬＣ諧振濾波電路來吸收脈動(dòng)電壓分量，無ＬＣ諧振濾波電??路的牽引變流器中，為減小中間直流環(huán)節(jié)的電壓脈動(dòng)，在歸納總結(jié)支撐電容器選型方法??基礎(chǔ)上，考慮直流環(huán)節(jié)存在脈動(dòng)電壓的情況下，通過優(yōu)化中間直流環(huán)節(jié)的支撐電容容量，??來更好的吸收脈動(dòng)電壓，同時(shí)提高機(jī)車空間利用率。但大容量的支撐電容并不能完??全消除脈動(dòng)電壓，同時(shí)也帶來了一定的安全隱患。在變流器中，還有可以采用加裝電力??電子器件的方式來代替ＬＣ諧振濾波電路［１１］，通過控制電力電子器件的通斷，來吸收脈??動(dòng)電壓，消除脈動(dòng)電壓對(duì)網(wǎng)側(cè)電流的影響，但是該方法對(duì)于牽引變流器來說，不僅占用??一定的機(jī)車空間和增加成本，而且還會(huì)增加機(jī)車的故障率，不利于列車安全高效的運(yùn)行。??因此，在無ＬＣ諧振濾波電路的牽引變流器中，若能通過優(yōu)化控制技術(shù)與調(diào)制策略，以??

電力牽引交流傳動(dòng)系統(tǒng)中，單相電壓型ＰＷＭ整流器主要有兩電平和三電平兩種類??型，中國(guó)的動(dòng)車組ＣＲＨ１、ＣＲＨ３、ＣＲＨ５、ＣＲＨ３８０ＢＬ和標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組（ＣＲ４００）都采用了??單相兩電平ＰＷＭ整流器，其主電路如圖２．１所示，／？Ｎ、／＾分別為網(wǎng)側(cè)電阻和電感，通??常／＾值較大，不僅能濾除網(wǎng)側(cè)電流中的部分諧波，還使拓?fù)渚哂猩龎鹤儞Q的特性【６］。??Ｇｉ為直流側(cè)支撐電容，仇為等效負(fù)載。??／ｄＪ??］一?ａ??Ｗｓ？?一Ｃｄｙｔ／ｄｃ?Ｒｌ??？?ｂ??圖２．１單相兩電平ＰＷＭ整流器主電路結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ?ｔｗｏ－ｌｅｖｅｌ?ＰＷＭ?ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ??如圖２．１所示，單相兩電平ＰＷＭ整流器中４個(gè)ＩＧＢＴ模塊構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)Ｈ橋結(jié)構(gòu)，＆？＆??為ＩＧＢＴ模塊的通斷狀態(tài)，當(dāng)５，＝１（／?＝?１？４）時(shí)，表示導(dǎo)通，當(dāng)＼＝０時(shí)，表示關(guān)斷。由于??單相兩電平ＰＷＭ整流器上下橋臂不能直通，即上下橋臂開關(guān)器件不能Ｎ時(shí)導(dǎo)通，因此??７??

引入負(fù)載電流前饋控制計(jì)算出網(wǎng)側(cè)電流有效值／ｓ２，網(wǎng)側(cè)電流有效值／ｓ２與網(wǎng)側(cè)指令電流??幅值／ｓｌ疊加作為網(wǎng)側(cè)給定電流的幅值／〖［４９］。為方便分析，把Ｐ１控制器簡(jiǎn)化成Ｐ控制器，??且不考慮負(fù)載電流前饋控制，可得到單相ＰＷＭ整流器的控制原理如圖２．３所示。??——？?ＰＬＬ?｜三角載波??＇?ｉ?＾?？?Ｉ??丁???Ｕ，ｃ?ｈ?Ｉ??＊?—?１?Ｊ?▼?——？?ｔ?Ｃ??？?“?＼?．，」ｈ?｜?電流內(nèi)環(huán)?ＳＰＷＭ?￣＾??－ＫＸＨ?ｐ?ｒ￣１ｓｍ（ｆｔ，？）?１ｊ?ｍ？??圖２．３單相ＰＷＭ整流器的控制原理圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ?ＰＷＭ?ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??由圖２．３可知，網(wǎng)側(cè)給定電流幅值／丨為??＊?Ａｉ?￣?Ｋ，ｒ（Ｕｄｃ?—Ｕｉｃ）?（２．１８）??為實(shí)現(xiàn)單相ＰＷＭ整流器的的位功率因數(shù)控制，需網(wǎng)側(cè)電壓與電流保持同相位，鎖??相環(huán)控制添加后，網(wǎng)側(cè)給定電流匕為??／；＊?＝?／ｓ＇?ｃｏｓ（ｃｏｔ）?＝?Ｋ
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2836512