基于预充电过程的牵引变流器支撑电容器参数辨识方法

支撑电容器是牵引变流器的关键部件之一,起着稳定直流侧电压的作用。支撑电容器若长期处于高温、高压的环境,其等效串联电阻会逐渐增大,电容器的性能会逐渐衰退,从而影响变流器的可靠性。根据电容器的健康状态采取不同的维修策略,可以提高牵引系统的安全性和可维护性。为此,文章针对机车牵引变流器提出一种基于预充电过程的支撑电容器参数辨识方法,以实现对支撑电容器的失效预警。其不需要增加传感器,而是利用机车每次启动预充电过程的中间电压以及二次侧电流信号,根据支撑电容器等效电路建立参数的辨识模型;与传统的基于梯度下降的参数辨识算法不同,文章采用遗传算法在参数变化区间内搜索最优值进行等效串联电阻的辨识,以提高参数辨识的可靠性。在不同噪声情况下进行仿真实验并通过模拟机车预充电过程进行物理实验,结果显示,辨识误差均在±3%以内,验证了所提出方法的有效性。     

基于SABER的PWM整流器滞环控制仿真

交直交传动的核心部件就是牵引变流器,它主要分为网侧变流器和电机侧逆变器。单相电压型脉冲整流器是牵引传动系统的一个重要组成环节。该文简要介绍了单相电压型脉冲整流器的工作原理,利用SABER仿真软件的MAST语言编写了单相电压型脉冲整流器的控制程序,采用滞环电流控制的控制策略,产生脉冲整流器的PWM控制信号。根据供电电网电压及中间直流回路电压给定,对主电路的元件参数进行了选择和优化。仿真结果表明,滞环电流控制算法简单,直流侧电压脉动小,交流侧电流和电源电压同相位,功率因数接近于1。     

牵引变流器内循环系统流场优化设计

牵引变流器功率器件处于密闭空间内,其电容器、母排及电缆等部件的发热量需通过内循环系统进行消散。文章以某车辆牵引变流器为研究对象,通过建立该变流器内循环系统的三维仿真模型,采用标准k-ε湍流模型,对内循环散热系统进行结构布局和风量优化,得到了其内循环散热系统最优结构布局和冷却风机风量,并通过变流器温升试验验证了其内循环散热系统的可用性和可靠性。     

牵引变流器优化控制仿真研究

在电力机车牵引变流器优化控制的研究中,动车组牵引变流器是动车组完成电能转换和传递的关键部件,性能好坏直接关系到动车组能否安全可靠运行。针对CRH2A型牵引变流器输出电压变化率大、谐波含量高等问题,对多电平技术在牵引变流器中的应用进行了研究。首先分析了二极管箝位型五电平变流器(DCMLC)和模块化五电平变流器(M2LC)的工作原理及控制策略,分别构建了牵引变流器的优化模型;并根据CRH2A型牵引变流器主电路实际设计参数应用Matlab仿真软件对五电平DCMLC和M2LC分别进行了建模和仿真,比较和分析了牵引变流器中不同逆变器电路拓扑结构及其对应的控制策略对系统输入输出性能的影响。仿真结果初步验证了两种优化模型对CRH2A型牵引变流器性能的改善效果。     

CRH1与CRH2动车组牵引变流器性能比较与优化

动车组牵引变流器的性能是评估动车纽安全高效运行的重要指标之一。以CRH1A和CRH2A型动车组牵引变流器为对象,基于Matlab／Simulink仿真软件对两种变流器的性能及其优化进行了研究。根据两种变流器主电路实际设计参数分别建立了各自的仿真模型,比较和分析了相应主电路结构及其对应的控制策略对系统输入输出性能的影响。在此基础上,探究了空间矢量脉宽调制SVPWM控制策略应用在CRH2A型动车组变流器中对改善变流器输入输出特性及动态性能的效果,通过仿真建模初步验证了该结论。仿真结果和数据基本符合预期目标。     

牵引变流器网侧电流谐波抑制研究

作为电力机车牵引传动系统核心部件的牵引变流器是牵引供电网的主要谐波来源之一;牵引变流器采用的单相四象限整流器,输出含有二次脉动,且工作开关频率较低,导致变流器网侧电流谐波问题严重;目前单相四象限整流器的控制脉冲产生主要采用SPWM技术;与SPWM相比,SHEPWM(特定谐波消除PWM)可以针对性的消除特定的谐波,谐波含量更小,效率更高,但其无法消除调制波中本身就存在的谐波;针对SHEPWM调制策略进行了分析设计,同时对陷波滤波器技术、PR控制策略和LC回路在降低谐波含量中的作用进行深入分析;经过合理的方案选择,有效的降低了网侧电流谐波含量,并通过MATLAB仿真实验进行了分析验证。     

一种大功率内燃机车牵引变流器设计

本文以某大功率内燃机车牵引变流器为例,对牵引系统主电路拓扑结构进行了分析,并对系统功能及关键部件的选型计算方法进行了介绍,并在Matlab软件中搭建了牵引系统电气模型,对其进行了系统仿真,最后对牵引变流器样机的试验情况进行了说明,从电气仿真和试验两方面验证了内燃机车牵引系统设计方法的合理性和可靠性。     

三电平有源中点钳位型微网储能变流器直流侧中点电压优化控制策略

对三电平有源中点钳位型微网储能变流器的直流侧中点电压平衡优化控制策略进行了研究.由于三电平半周期对称特定谐波消除脉宽调制方法(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)方程具有无数组解,且每组解对应的开关状态矢量不同.研究了特定谐波消除脉宽调制方法方程不同的解对应的开关状态矢量及其对中点电压的影响.提出在每个周期动态选择合适的解使中点电压趋于平衡的控制策略.该控制策略在消除特定低次谐波的同时,有效的控制了直流侧中点电压波动,因此提高了微网储能变流器并网输出电能质量和降低了对输出滤波器的设计要求.最后搭建了三电平微网储能变流器仿真模型和实验平台对所提出的控制策略进行验证,实验结果表明了该控制策略的有效性.     

智能变电站过程层二次虚回路自动校核系统

为提高对智能变电站过程层二次虚回路的自动控制抗干扰和校核能力,设计了基于线性扩张自适应控制的智能变电站过程层二次虚回路自动校核系统。建立了智能变电站过程层的二次虚回路等效电路模型,采用误差反馈校正方法调节模糊控制参数;在此基础上,进行智能变电站过程层二次虚回路的线性自抗扰控制和参数整定性处理,根据等效控制反馈增益的变化实现对过程层二次虚回路的自动校核。仿真实验结果表明,采用该方法进行智能变电站过程层二次虚回路自动校核的校核精度较高、可靠性较好,且校核过程较稳定,提高了智能变电站过程层二次虚回路的抗干扰能力,具有很高的应用价值。     

基于Stateflow电力机车变流器控制设计与实现

某出口型号交流电力机车牵引控制系统要求变流器控制逻辑具备接触器控制、牵引系统数据交互、变流器故障保护、变流器启动自检等功能。针对以上功能,基于MATLAB中的Simulink/Stateflow可视化编程工具进行牵引控制模型的搭建,遵循模块化编程理念,采用较少的程序代码编写实现复杂的逻辑控制模型,生成逻辑清晰的控制功能流程图,进行半实物仿真测试,增强控制模型的可靠性。通过该变流器产品型式试验检验,验证变流器控制逻辑的功能可以满足控制系统的需求。     

基于开关电感型准Z源的互联变流器

由于交直流混合微网互联变流器的拓扑存在死区效应，对电能质量产生了一定的影响，因此，需要提高互联变流器的升压能力，从而满足直流子网多电压等级的需求。提出了一种基于开关电感型准Z源的互联变流器拓扑结构，分析了该互联变流器的工作原理，并进行了仿真研究。最后搭建了实验验证平台，验证了提出的开关电感型准Z源互联变流器的升压能力和运行可靠性，满足直流子网对多电压等级的需求。     

球隙火花开关的高压触发装置设计

研制了一种用于高压球隙开关的触发装置,该装置采用了全桥逆变与倍压整流为核心的电路方案.在阐述电路工作原理的基础上分析了输出电压与倍压电容之间的关系,作为参数选择的依据.并设计了以小铜球为触发开关的点火控制回路,保证球隙开关击穿的可靠性与快速性.同时以Atmega16型单片机作为控制核心编写软件程序,保证高压球隙开关工作在电压低抖动的可靠状态.通过PSCAD仿真软件进行了方案验证,并搭建实验样机.实验结果表明,该装置输出电压精度高、充电时间短、性能稳定.     

MMC型换流器电容电压波动抑制方法研究

为了解决模块化多电平换流器(MMC)电容电压波动导致的换流器成本与体积增加等问题,提出了一种电容电压二倍频纹波抑制方法。首先从能量脉动角度推导了电容电压波动的数学模型,比较了不同二倍频环流对MMC电容电压波动抑制效果的影响;然后采用Clark变换将桥臂共模电压分解为αβ轴分量,利用准比例谐振控制器生成桥臂环流参考值,设计内环控制器对外环控制器生成的桥臂环流参考值进行跟踪,从而抑制子模块电容电压波动;最后在MATLAB/Simulink仿真系统上对所提控制策略进行仿真验证,通过对比传统环流抑制策略与所提控制策略对电容电压波动的抑制效果,证明了所提方法可有效抑制电容电压波动,改善输出电压的波形质量。     

MMC型换流器电容电压波动抑制方法研究北大核心CSCD

为了解决模块化多电平换流器(MMC)电容电压波动导致的换流器成本与体积增加等问题,提出了一种电容电压二倍频纹波抑制方法。首先从能量脉动角度推导了电容电压波动的数学模型,比较了不同二倍频环流对MMC电容电压波动抑制效果的影响;然后采用Clark变换将桥臂共模电压分解为αβ轴分量,利用准比例谐振控制器生成桥臂环流参考值,设计内环控制器对外环控制器生成的桥臂环流参考值进行跟踪,从而抑制子模块电容电压波动;最后在MATLAB/Simulink仿真系统上对所提控制策略进行仿真验证,通过对比传统环流抑制策略与所提控制策略对电容电压波动的抑制效果,证明了所提方法可有效抑制电容电压波动,改善输出电压的波形质量。     

基于Multisim的恒压型热线风速测量系统电路仿真分析

为开展恒压型热线风速测量系统的优化设计,建立了基于Multisim的电路仿真模型,其中,热线探头采用PSpice模型实现其特性的模拟,恒压控制回路中采用了T型动态补偿网络以提高系统的频响。进行了恒压型控制回路元件参数和流场流速对系统动静态性能影响的仿真分析及热线探头时间常数原位测量仿真。结果表明：从Multisim电路仿真模型得到流场流速、补偿网络参数、控制回路输入电压和电阻等对系统动静态特性的影响规律与数值计算的一致,验证了在Multisim中开展恒压型热线风速测量系统仿真研究的可行性,同时,这种针对实际电路参数的仿真分析对恒压型热线风速测量系统的优化设计和制备具有重要指导意义。     

功率管高频驱动回路参数优化研究

高频、大功率一直是功率电路的发展方向。提高工作频率的主要方法,一是通过功率管的更新迭代,减小输入电容及增强其耐压、耐应力能力;二是适度增强驱动电路的驱动性能。通过分析功率管有源等效驱动回路,对驱动回路参数进行理想化建模、分析和仿真。在此基础上,提出在不改变功率管及驱动电压的情况下,通过优化驱动回路参数和提升驱动电路性能,提升驱动电路输出电流,减小驱动电路延时和完善驱动电路电磁兼容(EMC)设计的方法。该设计可有效提高功率管工作频率及其可靠性。选取Infineon的FS75R12KT3模块有源等效模型参数为例,进行PLECS仿真对比试验。试验结果表明,在保证驱动电路输出电流足够的前提下,相比传统驱动回路参数,优化的驱动回路参数可有效提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作频率,且在大功率工作条件下可靠性较高。该研究进一步拓宽了驱动电路的普适性。     

城轨供电系统新型再生制动能量回馈系统

再生制动是城轨交通系统中的关键技术之一,但其应用的同时也带来了诸如能源浪费、隧道温度升高以及接触网电压波动等许多问题。文章针对这些问题,提出一种基于多重化四象限变流器的新的解决方案,它能与电网以及现有牵引整流机组有较好的兼容性。通过仿真和样机试验,证明了该系统的有效性。     

基于超级电容器储能的时域激发极化法发射机研究

针对目前时域激发极化法发射机存在无电能存储、体积较大的问题,设计了一种基于超级电容器储能的时域激发极化法发射机。该发射机采用新的电路拓扑结构,在发射机空闲时由超级电容器存储发电机输出的能量,在发射机工作时超级电容器释放存储的能量,释放出的能量与发电机一起给负载提供功率,有效减小了发电机的体积;同时超级电容器在释放能量时与发电机电源是串联工作,不仅不需要升压电感而且能够实现升压作用,进一步优化了发射机的体积。仿真及实验结果表明,该发射机性能稳定、可靠。     

基于双环控制的航空静止变流器的建模与仿真

针对航空静止变流器在非线性负载条件下输出电压谐波含量大以及逆变器动态响应过程十分缓慢的问题,采用电容电流内环电压外环的双环控制技术,给出了控制器参数基于极点配置的方法,建立了单相航空静止变流器的数学模型。通过Matlab/Simulink软件平台对模型仿真。结果表明:设计方法能真实反映系统的动、静态性能,同时也验证了采用双环控制技术解决航空静止变流器带非线性负载时输出波形畸变以及动态响应缓慢的问题是行之有效的。     

单相航空PWM整流器研究与设计

研究航空整流器优化设计,针对单相电压型PWM整流器直流侧电容选择以及控制系统设计的问题,为提高控制系统电流稳定性和响应特性,提出了直流侧电容因瞬态过程中输入及输出功率不平衡而引起电压波动的解决方法.分别采用两种不同方法设计控制系统并比较,选择其中基于ITAE最优控制模型法作为控制系统电流环调节器的设计方法,采用频域校正法作为控制系统电压环调节器的验证方法.在确定各元件的取值原则与控制系统参数的条件下,在Matlab上建立仿真模型,并进行仿真,验证参数选取的合理性与控制系统设计的优越性.