采用級聯(lián)H橋多電平變流器的地面過電分相系統(tǒng)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、電氣化鐵路能夠實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保與運輸能力、速度與效率的完美結合,已經(jīng)成為中國高速鐵路和重載貨運的絕對主力。然而,采用單相工頻25kV供電制式的電氣化鐵路,普遍存在電分相,進而造成列車的速度損失、能耗增加、車網(wǎng)間暫態(tài)過電壓、弓網(wǎng)電弧等,嚴重時甚至引起弓網(wǎng)故障。因此,研究能夠徹底解決電分相問題的裝備及其技術具有重要意義。
  本文首先提出了一種采用級聯(lián)H橋多電平變流器的地面過電分相系統(tǒng)。在介紹其拓撲結構的基礎上,結合列車通過電分相的過程,

2、闡明了系統(tǒng)的工作原理,分析了各個階段的控制目標和等效電路,針對高速動車組和重載列車的運行特性,分析了該過分相系統(tǒng)的適應性,明確了功率控制和相位調整是本系統(tǒng)兩大核心問題,調制技術是實現(xiàn)控制目標的關鍵手段。
  針對H橋級聯(lián)的多電平變流器,分析了H橋單元的工作模式,介紹了傳統(tǒng)最近電平逼近調制算法的工作原理。在分析各級子模塊面積等效特性的基礎上,得出了最后一級子模塊是產(chǎn)生調制誤差主要來源的結論。進一步分析了該誤差對變流器的性能影響,提出

3、了改進最近電平逼近調制算法的基本思想,即利用面積等效實時計算最后一級子模塊的作用時間,達到消除調制誤差的目的,仿真結果驗證了改進調制算法的有效性。
  根據(jù)電力牽引交流傳動系統(tǒng)的工作特性以及受電弓與接觸網(wǎng)無害分離的必要條件,提出了基于級聯(lián)H橋多電平變流器的直接功率控制實現(xiàn)功率切換方案;分析了列車以再生、牽引工況通過電分相時,中性段與供電臂的并聯(lián)運行工況,并理論推導證明了變流器輸出電壓幅值和相位的調整是實現(xiàn)功率切換的關鍵;結合瞬時功

4、率理論,分析了單相并網(wǎng)變流器的數(shù)學模型,推導了功率前饋直接功率控制算法。
  其次,深入分析了相位切換對列車牽引傳動系統(tǒng)的影響,即直接的相位切換必將導致車網(wǎng)系統(tǒng)的功率跳變,并可能在車載牽引變壓器產(chǎn)生直流偏磁,推導了消除直流偏磁的必要條件;針對相位切換這一問題,分別提出了調頻調相、電壓重構以及漸進調相的方法,給出了具體的實現(xiàn)過程并進行了對比分析。
  最后,針對本文所提的級聯(lián)H橋多電平變流器地面過電分相系統(tǒng),在Matlab/S

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