基于SiC MOSFET的牵引逆变器在轨道交通中的应用研究

阐述了SiC器件和Si器件的开关特性和能耗对比;根据轨道交通牵引工况计算比较了SiC器件和Si器件的功率损耗;针对高开关频率应用,进行了包括温升、噪声、损耗、效率等一系列试验验证。试验结果表明,采用SiC MOSFET的牵引逆变器可以有效降低电机的谐波损耗,实现牵引系统节能降耗,并降低中低速段的电机噪声。     

有源钳位逆变器最小开关损耗调制策略的研究

针对三电平有源钳位逆变器拓扑,介绍了一种减小开关损耗的调制方案。首先分析了各种工作状态下每个功率器件的开关损耗情况;然后基于零序分量注入的载波调制算法,提出了一种动态最小开关损耗载波脉宽调制策略;最后建立仿真模型,逆变器侧分别选取CRH380A型动车组牵引电机以及三相阻感电路作为负载。验证了该拓扑调制方案能有效地降低总开关损耗,均衡损耗在各开关器件上的分布,提高了牵引系统的热稳定性。     

不同调制方式下异步牵引电动机谐波损耗的分析与比较

在轨道交通牵引传动系统中,逆变器输出电压中含有较多的低次谐波分量,低次谐波对牵引电机的温升、损耗等产生不利影响,为此对低开关频率下不同调制方式对电机谐波损耗的影响进行理论分析和对比研究。针对谐波铁耗与谐波铜耗分析其影响因素,分别建立两者基于谐波电压幅值的谐波损耗模型。通过理论计算目前广泛使用的3种不同调制方式下的谐波电压幅值随调制比的变化曲线,以某实际动车组牵引电机参数为例分析对比了不同调制方式下电机谐波损耗的变化规律。研究结果对于选择大功率牵引逆变器的调制策略,以提高电机运行效率具有借鉴意义。     

基于车载数据的IGBT模块损耗及结温研究

基于CRH5型动车组牵引逆变器车载数据,利用概率论解决了原始数据的零漂问题,给出了适用于全工况范围的IGBT模块损耗计算方法,分析验证了文章提出的带水冷基板热网络模型在导热硅脂层耦合的合理性,采用有限元热仿真的方法验证了热网络模型的有效性,并给出一种适用于本领域工程实际应用的热阻计算方法。     

逆变器供电的异步牵引电机特性曲线的计算

针对普通工频异步电机的特性参数计算方法不适用于逆变器供电的异步牵引电机的问题，对电压源逆变器供电的异步牵引电机动行特性进行了分析并提出了计算方法，具体讨论了不同工况下的电机特性参数的计算，给出了计算实例。     

地铁牵引功率模块测试系统设计

地铁牵引系统主要由牵引逆变器提供动力,牵引功率模块是其中的核心主电路部分。介绍了一种地铁牵引系统功率模块测试系统设计思路及参数计算,给出了测试系统的硬件和软件设计方法。通过静态脉冲测试和动态脉冲测试可以看出,设计的测试系统可较为精确地测量到地铁牵引逆变器功率模块每个桥的桥臂IGBT(绝缘栅双极晶体管),且其实测值与理论计算值接近。该测试系统较为适合现场测试和验证功率模块的整体性能。     

基于混合碳化硅器件的城市轨道交通车辆牵引节能研究

以碳化硅为代表的新一代半导体器件在城市轨道交通车辆中的应用对车辆牵引电传动系统技术的发展意义重大。将混合碳化硅器件应用于城市轨道交通车辆牵引系统中，能极大地发挥碳化硅器件高温、高频和低损耗的特点，提高车辆牵引系统效率，实现牵引系统的节能降耗目标。与硅功率器件的电机损耗相对比，混合碳化硅功率器件的电机损耗可降低4%;通过更换功率器件、配套新型牵引控制单元，以及采用新的PWM(脉冲宽度调制)控制算法，降低了功率器件的开关损耗和导通损耗。在此基础上，优化了碳化硅功率器件的控制算法，以抑制电流谐波、降低电机损耗。软件仿真和装车测试结果验证了该混合碳化硅器件在车辆牵引系统中的节能效果。     

考虑高速铁路负荷特性的牵引变压器可靠性评估

牵引变压器的可靠性评估对整个高速铁路牵引供电系统的可靠性研究至关重要。本文分析高速铁路牵引负荷特性对牵引变压器可靠性的影响,提出一种牵引变压器可靠性评估方法。该方法同时考虑高速铁路牵引负荷不平衡性、冲击性和非线性特点,利用IEEE C57.110标准提供的谐波损耗因子计算谐波引起的变压器降容率,通过热路模型及其微分方程组将高速铁路牵引负荷特性综合量化到变压器温升计算中。在此基础上,通过Arrhenius-Weibull模型求取变压器失效概率。以世界首台220kV等级的中点抽出式Scott牵引变压器为例,利用实测数据验证该方法的可行性,计算得到牵引变压器的可靠性指标,并分析高速铁路负荷特性对其可靠性的影响。结果表明高速铁路负荷对牵引变压器可靠性的影响不容忽视。评估结果可辅助合理决策,以降低牵引变压器运行风险,满足安全可靠需求。     

高速列车电力牵引传动系统匹配计算及案例分析

从电力牵引传动系统各部件参数计算原理展开讨论,对牵引变压器、脉冲整流器、直流侧回路、牵引逆变器、牵引电机的关键电气参数开展匹配计算分析。基于C语言编程开发高速列车电力牵引传动系统匹配计算平台,该平台可计算出各部件的关键电气参数值或取值范围,能够作为开发新车型电力牵引传动系统选型工具,提高研发设计计算效率。通过CJ2电动车组电力牵引传动系统设计的应用实例,验证了计算方法的正确性和软件的有效性。     

城轨列车牵引系统热容量试验方案研究

结合沙特麦加城轨列车型式试验,在分析城轨列车牵引系统的组成及其热源分布和冷却设备布置的基础上,研究测点布置,设计城轨牵引系统热容量试验方案.牵引系统热容量试验主要对牵引电机、牵引逆变器的散热片和箱体内部空气、制动电阻及其出风口、轴箱轴承以及环境等的温度进行监测,另外还要对供电电压、牵引逆变器的输入和输出电流以及制动电阻的电压等电参数进行监测,据此确认城轨列车牵引系统各设备的工作状态.温度测试利用造车时预埋的和试验时设置的温度传感器进行;电参数的测试则通过布设的电压、电流传感器进行;选择站站停行车模式和启动加速—恒速运行—调速停车的试验工作周期进行城轨列车牵引系统热容量试验.按照设计的试验方案成功实施了沙特麦加城轨列车牵引系统热容量试验.     

牵引电动机的效率测定

效率测定是牵引电动机的型式试验主要项目之一。在TB1449-82“机车用直流电机基本技术条件”中规定,可采用损耗分析法、回馈法和直接测量输入和输出功率法来确定电机的直流效率。那么究竟什么场合最宜采用哪种方法?这几种方法各有什么特点,准确性如何?同一台电机采用不同方法测定的效率有多大差异,如何解释这些差异?怎样才能使效率测定完成得既快又准确? 下面根据我们对几种电机、采用不同方法所作的效率试验,通过大量实测数据的分析比     

地铁车辆牵引逆变器共模电压抑制研究

地铁车辆牵引逆变器共模电压导致的轴承电蚀问题,严重影响车辆的安全运行。文章从逆变器共模电压的形成机理出发,阐述了SVPWM控制策略的机理,介绍了三种抑制共模电压的无零矢量控制策略,最后通过仿真验证得出了无零矢量控制策略可以将牵引逆变器的共模电压幅值相对于传统SVPWM控制策略由V_(dc)/2降低到V_(dc)/6,但是输出的电能质量会降低。     

城轨车辆牵引电机轴承电腐蚀故障分析及处理建议

文章对牵引电机轴承电腐蚀的现象、原因进行了分析,指出牵引逆变器是牵引电机轴承电腐蚀的源头,并从标准角度提出了城轨车辆牵引电机轴承电腐蚀问题的解决建议。     

城市轨道交通牵引供电计算负荷与实际负荷差异原因分析及应对措施

从城市轨道交通牵引供电计算方法和计算过程入手,着重分析了对牵引负荷计算准确性产生影响的因素,梳理出造成牵引供电计算负荷与实际负荷差异的主要原因.从工程实施的角度提出了减少理论计算结果和实际负荷差异的应对措施.在满足功能需求的前提下,这些措施可尽量降低牵引变压器的安装容量,从而降低变压器的空载损耗,对降低初期投资和运行能耗具有重要意义.     

电动车组牵引逆变器维修性指标预计

阐述了维修性预计的通用方法,以电动车组牵引逆变器为例建立功能层次框图和数学模型,采用时间累加法预计其维修性设计水平,并对维修性预计结果进行分析,找出其维修性设计中的薄弱环节,为牵引逆变器的维修性设计提供参考。     

地铁列车异步牵引电动机发热校验方法及应用

文章介绍了对地铁异步牵引电动机进行发热校验的具体方法,根据线路条件和列车特性,进行线路模拟计算;然后根据模拟计算时的划分点,调用电磁计算程序,进行单点计算,计算出电机损耗,用平均损耗法对地铁异步牵引电动机进行发热校验。     

城市轨道交通车辆系统牵引逆变器专用测试平台研究

根据城市轨道交通车辆系统牵引逆变器的结构组成和技术特点,研究设计了一种方便实用的车辆系统牵引逆变控制器专用测试平台。详细说明了该测试平台的组成,阐述了测试内容及过程。该测试平台通过生成牵引逆变控制器主回路运行所需要的电源输入和功率负载以及相应的控制逻辑,对车辆系统牵引逆变器主回路控制功能进行测试,从而对牵引逆变器主回路运行的控制逻辑和控制效果进行离线测试,以判断其功能是否正常以及相应的故障情况。使用该测试平台可实现牵引逆变控制器的功能快速检测和故障快速识别,满足牵引逆变器功能测试和故障检测等设备大修要求。     

集成式双向DC-DC储能低地板有轨电车牵引系统

介绍了一种集成式双向DC-DC储能低地板有轨电车车辆参数及性能要求,阐述了牵引系统牵引/电制动特性、系统组成、系统匹配控制策略等。储能式低地板有轨电车牵引系统由牵引逆变器、双向DC-DC变换器、储能系统构成,其中牵引逆变器与双向DC-DC变换器集成在主变流器中,满足了列车牵引—制动、有网/无网区段等多种工况的应用。     

牵引逆变器方波工况直流侧谐波分析

文章应用能量守恒原理,通过对牵引逆变器交流侧瞬时功率的计算,推导出牵引逆变器在方波工况下的直流输入电流谐波。以此为基础,可进行直流侧电路的谐波计算。最后用Matlab/Simulink对直流电网供电的牵引逆变器进行仿真,验证了理论分析的正确性。     

国内城轨车辆电传动系统主要问题分析

城轨车辆的牵引电机在牵引和电制动工况下短时过载可达50%,瞬时过载可达100%.IGBT牵引逆变器在电制动时浪涌输出电流尖峰值允许超过器件额定电流20%.并联工作电机负荷不平衡受轮径差影响极大,与电机转差率相关.提出了逆变器与牵引电机的配置原则.