论文部分内容阅读
大功率牵引变流器作为高速动车组的核心组成单元，对车辆的稳定运行起着重要作用。由于变流器自身的结构特点，会在直流侧引入二倍于电网频率的脉动电压，该脉动电压导致的拍频现象将影响到牵引电机的稳定运行。目前多采用在直流侧并联LC谐振电路的方法来消除拍频影响，但采用硬件电路方案存在诸多弊端，如会增加变流器的体积、重量等，此外参数变化导致的存在谐振点偏移将降低滤波效果。本文以CRH3型动车组牵引传动系统为例，从理论分析、仿真及实验验证三个方面对脉动电压产生机理及拍频抑制策略进行深入研究。 首先，详细介绍国内外直流侧拍频抑制策略研究现状，对比分析了国内现有CRH1、CRH2、CRH3、CRH5型动车组的主电路结构和直流脉动电压抑制方案及效果。针对近些年国内外直流侧电压脉动抑制的研究成果进行详细概括。以CRH3型动车组为例，分析了大功率牵引变流器直流脉动电压产生机理及拍频现象对电机运行的影响。 其次，对传统基于频率补偿控制的拍频抑制策略进行分析，采用锁相环方案代替带通滤波器进行脉动电压的提取。在此基础上以电机电磁转矩为控制目标，提出一种基于转矩电流波动补偿的闭环拍频抑制方案，通过转矩电流拍频分量的闭环抑制控制实时修正电机输出频率。在异步、同步以及方波调制模式下进行仿真实验，并同传统频率补偿控制方案进行对比分析。本文所提出的频率补偿方案能够更加有效抑制拍频电流以及转矩脉动。 在实验室条件下，采用测功机对拖系统构建了实验平台，模拟高铁牵引变流器及牵引电机的工况。针对牵引变流系统工作在异步、同步以及方波等不同调制模式，对不同的频率补偿拍频抑制策略进行了对比验证。结果证明，本文所提出的方案在电机运行的各个调制模式下均能更有效抑制拍频电流和转矩脉动。