一种双闭环控制PWM变流器同相供电系统

• 作 者: 杨阳
• 出 处: 华东交通大学
• 发表日期: 2018年期
• 关键词: 同相供电 三相-单相换流器 二极管箝位整流 级联H桥逆变 直流电容电压漂移 辅助均压

大功率机车的运营模式以及单相供电的供电方式,使得高速铁路的牵引供电系统存在着负荷重且波动频繁、机车负载率高、供电可靠性要求高、机车受电时间长、三相电力系统不平衡、存在较大谐波及产生较大的负序电流等突出问题。针对以上所述我国现有的牵引供电系统存在的电分相、负序、谐波等电能质量问题和过载能力差等缺点,提出以三相-单相换流器为主要设备的贯通式同相供电方式。电路结构方面,前级电路采用三相PWM整流电路,后级电路采用全桥单相逆变电路。控制方面,由于采用了大的中间储能电解电容来支撑中间母线电压,前级电路和后级电路基本实现了模型上的解耦,使得前级电路和后级电路的控制器可以各自研究设计,且前后级均采用电压外环电流内环的双闭环控制策略。本文首先建立了实现同相供电的系统电路,即由前级三相PWM整流器、直流环节及后级单相PWM逆变器构成的变流器,并推及到多电平的实现,即前后级分别采用了二极管箝位五电平整流器与级联H桥九电平逆变器的结构。其次详细介绍了前后级主电路的实现、数学模型的建立及控制器的设计。同时介绍了整流与逆变环节均采用的电压外环电流内环的双闭环控制策略,然后通过仿真来分别验证其控制器设计的合理性及有效性。并且后文对于直流侧电容电压的漂移现象进行了详细的分析,在此基础上,分析了电容式辅助均压电路的工作原理,以此来抑制电容电压的漂移现象。在上述基础上本文还进行了系统的谐波分析。最后通过分析该同相供电系统整体的工作原理及其供电性能,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型来验证此同相供电系统及控制策略的正确性及可行性。