中国铁道科学研究院2013年度科技成果简介(续二)

<正>9 CRH3型动车组自主化牵引变流器及辅助变流器在保证CRH3型动车组技术体系和牵引变流器及辅助变流器质量标准不变的前提下,以完全自主化、接口一致性、性能一致性、功能一致性为原则,采用仿真计算和试验相结合的方法,开展牵引变流器和辅助变流器的自主设计、研制,实现对原型车牵引变流器和辅助变流器的自主替代。自主研制的CRH3型动车组牵引变流器和辅助变流器通过了铁道部产品     

电力变流器的高性能化

电力变流器是磁悬浮铁道的重要设备之一,开发高效、高性能变流器是待解决的课题.介绍运用调制率偏置控制、相电压分配控制等方式提高变流器输出电压的效果;此外,采用新型电力控制元件也能简化变流器结构、提高变流器效率.     

用于交流传动系统的矩阵式变流器和电压型变流器的设计与损耗比较(一)

比较了460V、7.5 kW的异步电动机驱动用带有源输入滤波的矩阵式变流器和中间直流电压环节变流器.此外,还讨论了2种变流器中元件的数量、半导体元器件的损耗、输入滤波器的设计和保护等方面的内容.结果表明在半导体装机容量一样的2种变流器中,只有在满负荷运行时,矩阵式变流器中的半导体元器件的损耗才小一些.矩阵式变流器中可采用比额定电流等级低33%的主开关元件,而它们的热应力与电压型变流器中的相差无几.在矩阵式变流器中,无源器件的数量及其定额要略显优势.     

高速动车组辅助变流器箱体的热仿真设计方法

基于热传递基本原理的高速动车组辅助变流器箱体热仿真设计流程主要包括建立几何模型、设置仿真初始条件、网格划分及稳态求解计算3个环节.根据辅助变流器的基本技术参数,并结合模拟及混合信号仿真软件Saber对辅助变流器主电路的仿真结果,给出辅助变流器中变压器、电抗器和绝缘栅双极型晶体管等主要发热器件功率损耗的计算公式.以某高速动车组辅助变流器为例,采用计算流体力学软件Flotherm,按照辅助变流器箱体热仿真设计流程,得到额定工况下辅助变流器箱体的温度场和流场分布结果,并制成辅助变流器样机.对比变压器线包和铁芯及功率模块散热片样机实测结果与仿真结果,验证了辅助变流器箱体热仿真设计方法的可行性.     

大功率变流器的拓扑结构与器件选择

详细阐述了IGCT、ETO、IEGT等新型器件的技术特点和应用前景以及矩阵式变流器、多点式变流器和多相逆变器等高性能、大功率变流器的结构、特性与应用状况,提出了适用于电力推进的大功率变流器的选择方案。     

一种新型交-直-交变流器在双馈调速系统中的应用

通过研究基于传统晶闸管交-直-交变流器的双馈调速系统原理,提出了一种新型交-直-交变流器,对新型变流器的工作原理、主要器件参数设计进行了研究分析。在Matlab软件的Simulink环境下搭建新型交-直-交变流器及基于该变流器的双馈调速系统模型,对新型变流器工作过程及双馈电机的典型工况进行了仿真。结果表明,新型交-直-交变流器满足系统要求,实现了双馈电机的四象限运行。     

HX_D1C型机车辅助变流器接地故障检测方法

通过分析HX_D1C型电力机车辅助变流器接地检测原理,说明了辅助变流器接地保护产生的机理和原因,对辅助变流器接地产生的因素进行了分类。通过辅助变流器接地故障因素分类,理清了产生辅助变流器接地涉及到的部件,理顺了接地故障排查的步骤和顺序。通过下载机车严重故障数据和机车事件记录数据,结合经验判断和故障现场实际,阐明了从经验分析、初步检查、三相负载、辅助绕组次边等7个步骤对辅助变流器接地故障检查,逐一排查,形成了辅助变流器接地故障处理思路。     

辅助变流器调试诊断设计

为提升辅助变流器的软件开发、调试效率,快速诊断分析辅助变流器故障,方便快捷更新程序及参数,在辅助变流器控制平台基础上开发了辅助变流器调试诊断软件。系统介绍了辅助变流器调试诊断软件的开发背景、设计思路及功能要点。通过试验验证,证明调试诊断软件设计功能可靠,能够满足目前的应用需求。     

"中华之星"高速动力车主变流器及其控制系统

介绍了“中华之星”高速动力车主变流器的技术特点和主要参数,描述了其结构,阐述了主变流器功能模块、传动控制系统及冷却系统的功能原理,并提到了主变流器冷却系统和主电路的保护考虑。该变流器是我国自主开发的大功率GTO水冷主变流器,经试验证明达到了预期的要求。     

动力分散交流传动电动车组用TGA1型IGBT牵引变流器

阐述了动力分散交流传统电动车组用TGA1型IGBT牵引变流器的主要技术参数、主电路工作原理及变流器模块化结构设计特点，并给出了试验结果。试验表明，该牵引变流器完全满足动力分散交流传统电动车组对牵引变流器各项技术指标的要求。     

阻抗源逆变器

本文介绍了阻抗源功率变流器(缩写为Z-源变流器)及其实现直-交、交-直、交-交、直-直功率变换的控制方法.阻抗源变流器采用独特的阻抗网络(或电路)将变流器的主电路与电源连接,因而具有分别使用电容器和电感器的传统电压源(或电压供电)和电流源变流器不能实现的独特特性.阻抗源变流器克服了传统电压源变流器和电流源变流器概念和理论上的障碍和限制,提出了新的功率变换概念.阻抗源概念能运用于整个直-交、交-直、交-交、直-直功率变换中.为了描述其工作原理和控制方法,重点分析了燃料电池应用中直-交功率变换的阻抗源逆变器.介绍的仿真和实验结果将证明这一新特性.     

高速动车组牵引变流器研制

牵引变流器是高速动车组的核心部件,牵引变流器的自主研制具有重要而深远的意义。对高速动车组牵引变流器研制成果进行梳理和总结,以牵引变流器设计平台为基础实现变流器的可靠设计。从技术方案、箱体强度研究、热仿真分析、电气性能仿真、关键部件研制、控制单元软件设计、牵引系统综合试验等方面进行平台到设计的详细介绍。自主研制的牵引变流器顺利完成型式试验并已通过正线运营考核,验证了可靠性和可用性,提高了我国设计生产牵引变流器的能力,对推动我国高速铁路发展发挥着重要的作用,同时也突显出其服务价值、经济价值与社会价值。     

城际动车组主辅一体变流器的开发

从城际动车组对变流器的相关要求出发设计主辅一体变流器,详细介绍了CRH6F型城际动车组主辅一体变流器的基本原理、主要技术特点及关键技术。系统组合试验及装车考核试验表明,该变流器完全能够满足CRH6F型城际动车组的实际运用需求。     

辅助变流器故障诊断技术

介绍了一种应用于辅助变流器的故障诊断技术,重点分析了辅助变流器主电路及该故障诊断技术的硬件及软件构成。该技术已应用于多种辅助变流器上,实际运用表明该技术可有效帮助分析辅助变流器故障,实用、可靠。     

大功率变流技术与应用（三）——矩阵变流器

矩阵变流器是强迫换相的PWM交-交直接变流器，即是直接的、完全对称的多相输入-多相输出网络，由电力电子开关组成，没有笨重的电感器和电容器。其优点是，输入电流为正弦形的，且功率因数高，双向功率流，不产生亚谐波分量。这种变流器满足电机调速、节能和电能质量管理对变流器所期望的电性能。文章系统地描述了矩阵变流器的原理、换流、调制，并介绍减少了开关器件的稀疏和超稀疏矩阵变流器。     

大功率变流技术与应用（五）——PWM开关模式直一直变流器

直-直变流器巳广泛用于计算机、电子装置、直流电传动和新能源中。太阳能发电、燃料电池本身只能输出较小的直流电压，其输出特性随负载变化大，因此需通过直-直变流器进行调节。多年来，随着电力电子器件和控制技术的发展，以追求紧凑、高性能、低损耗为目标，促使直-直变流器的电路拓扑、功能优化不断取得新的进步。基本电路通过重构、组合产生了各种新的变流器类型。与此同时，PWM开关模式直-直变流器的建模、软开关及各种现代控制技术的研究成果及移植应用，使得直-直变流器技术及其应用前景更加值得关注。     

高原电力机车IGBT主变流器

介绍了应用于高原环境下的电力机车IGBT主变流器的主要技术参数、主电路及其变流器模块特点,并叙述了主变流器高原环境适应性相关设计,如内置加热器的工作原理等.型式试验数据表明,该变流器相关技术参数能够满足高原电力机车应用要求.     

高速试验动车组用TGA16型IGBT变流器

介绍了高速试验动车组用TGA16型IGBT变流器主要技术参数、主电路原理、总体结构以及冷却系统,简述了变流器的技术特点。试验证明该变流器能满足高速试验动车组的运用需求。     

大功率变流技术与应用（五）——PWM开关模式直-直变流器

直-直变流器已广泛用于计算机、电子装置、直流电传动和新能源中。太阳能发电、燃料电池本身只能输出较小的直流电压，其输出特性随负载变化大，因此需通过直．直变流器进行调节。多年来，随着电力电子器件和控制技术的发展，以追求紧凑、高性能、低损耗为目标，促使直-直变流器的电路拓扑、功能优化不断取得新的进步。基本电路通过重构、组合产生了各种新的变流器类型。与此同时，PWM开关模式直-直变流器的建模、软开关及各种现代控制技术的研究成果及移植应用，使得直-直变流器技术及其应用前景更加值得关注。     

一种无互联线并联的辅助变流器新启机方法

在高速动车组和城市轨道车辆实际运用中,多台辅助变流器的启机并网是一个关键技术问题,主要涉及到列控系统启机逻辑、启机时序和辅助变流器启机方法。为解决当前工程应用中多台辅助变流器的启机冲突问题,缩短辅助系统启机时间,降低列控系统对辅助变流器启机控制的难度,提出一种辅助变流器新启机方法。通过合理设计启机逻辑和优化控制策略,可以改进传统辅助变流器启机控制方法的不足,最后进行了试验验证,证明该启机方法可行有效。