基于频域分析的无拍频控制策略研究

动车组牵引传动系统由于单相脉冲整流器的引入,使直流环节存在2倍频脉动电压。该脉动电压会在电机侧产生拍频现象,引起电机转矩和电流脉动。本文分析产生拍频现象的原因,并通过对传动系统进行数学建模,得到电机转矩脉动和电机电流脉动与脉动电压的关系,采用一种基于频域分析的无拍频控制策略,通过加入一个补偿环节,根据脉动电压对电机转差频率进行修正,消除直流电压脉动引起的电机转矩和电流脉动,并通过仿真和实验对该方法进行了验证。     

高速动车组牵引传动系统转矩脉动测试分析

交流传动技术广泛应用于高速铁路动车组牵引传动系统,牵引变流器直流环节电压存在2倍牵引网电压频率的脉动分量,会在牵引电机侧产生拍频电流,从而引起转矩脉动,不利于动车组机电系统稳定运行。文中首先分析了转矩脉动产生的原理,然后针对两种典型动车组牵引变流器主电路进行了结构建模,通过数字仿真分析了转矩脉动的主要影响因素。接着基于现场实测,验证了理论分析的正确性,并获得了转矩脉动产生机械应力的关系,表明转矩脉动易对牵引电机及转向架等相邻机械部件产生机械损耗。最后,从硬件电路和软件控制两方面对转矩脉动抑制技术进行了探讨。     

高速动车组无拍频控制方法研究

在高速动车组牵引传动系统中,由于单相供电制式的应用,会在单相脉冲整流器的直流输出环路上叠加一个2倍于电网频率的交流脉动电压分量。该脉动电压分量会使牵引电机产生拍频现象,从而导致牵引电机电流三相不平衡、转矩脉动增大等问题。针对这一现象,提出了一种基于频域分析的无拍频控制算法。该算法是在对拍频形成原理及输出电压谐波的理论分析基础上,通过在牵引逆变器输出频率上叠加一个映射直流电压脉动分量函数进行频率补偿,以消除低频谐波分量。结合矢量控制系统,完成了算法的仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该无拍频算法可有效抑制牵引电机拍频现象。     

基于二阶广义积分器的拍频抑制算法研究

在轨道交通牵引系统中,由于使用单相整流器,逆变器的直流输入电压包含纹波分量,该分量频率是网侧电压频率的2倍,会导致牵引电机的转矩和电流产生脉动.为了减少脉动,提出一种基于二阶广义积分器的拍频抑制控制方法.首先,利用二阶广义积分器准确提取纹波分量;其次,注入相位补偿信息组成拍频抑制分量;最后,将拍频抑制分量叠加到磁链上,从而实现拍频抑制.对比了2种优化策略,根据脉动抑制效果实现了控制方法的最优化.通过仿真验证了纹波分量提取的准确性,抑制低频电流和转矩脉动的有效性.     

动车组、电力机车拍频现象研究

拍频现象对牵引电机的正常运行影响巨大.以动车组、电力机车牵引传动系统为研究对象,理论分析了无LC滤波电路下直流侧脉动电压分量的来源和牵引电机侧产生拍频现象的本质.揭示了当牵引逆变器工作频率接近2倍电网频率时,拍频现象最为严重的原因.结合现场试验中动车组、机车产生的拍频现象,验证理论分析的正确性,同时对拍频现象的解决提出部分建议.     

多流制机车频率自适应二次脉动电压抑制策略

为实现多流制机车的轻量化设计和低碳运行,提出一种可复用储能系统的直流电压二次脉动有源抑制方法。该方法利用双向DC-DC电路将四象限变流器中固有的二次功率脉动转移到辅助LC支路上,实现对中间电压脉动的抑制。首先,通过PI控制确保辅助电容的直流电压稳定;其次,提取直流侧的二次脉动功率,并转换成辅助LC支路上的指令电流,采用比例谐振控制器对指令电流进行跟踪,以实现对相应二次脉动功率的补偿。最后,利用仿真工具对控制策略进行仿真,仿真结果显示二次脉动电压抑制效果显著,同时也验证了文章所述理论的可行性。     

逆变器无拍频控制策略研究

在大功率交流传动电力机车传动系统中,单相脉冲整流器工作时,会在中间直流侧产生2倍于电网频率的脉动分量,该脉动分量传递到逆变器输出侧会在电机上产生拍频现象,引起转矩脉动和电机过热.针对牵引逆变器的工作特征,提出了应用于同步脉冲调制阶段的无拍频控制算法,在逆变器输出电压可调阶段,根据和直流侧电压变化成反比例的关系调节参考电压幅值,保证输出波形的正弦性.通过计算机仿真和对小功率异步电机系统的试验表明拍频现象得到了较好的抑制.     

三电平逆变器无拍频控制策略研究

在高速动车组牵引传动系统中,当单相脉冲整流器工作时,会在主牵引传动系统的中间直流电路产生2倍于电网频率的脉动电流分量,该脉动电流传递到逆变器输出端会在牵引电机上产生拍频现象,引起转矩脉动和牵引电机过热。本文提出:若逆变器处于同步脉冲调制阶段而输出电压可调,可采用无拍频控制策略,根据与直流侧电压变化成反比例的关系调节参考电压幅值,保证输出波形的正弦性;若逆变器处于单脉冲控制阶段,逆变器输出电压恒定而频率可调,则可采用无拍频控制策略,瞬时改变逆变器的频率。模型仿真以及对小功率异步牵引电机系统的实验表明,这些策略使拍频现象得到较好的抑制。     

高功率密度混合动力动车组牵引变流器研究

为提升混合动力动车组牵引变流器的功率密度,提出分时复用Buck型双向DC/DC变流器,在实现为动力电池充放电的同时,还能取代无源LC谐振滤波器实现有源功率解耦.分析有源功率解耦原理并提出基于检测直流母线电压实现功率解耦的控制策略,进行解耦电路参数设计和可行性分析;同时,在分析直流母线二次脉动电压和牵引网低次谐波对四象限...     

中间直流环节杂散参数对变流器支撑电容电流的影响分析

在牵引变流器的主电路设计过程中,由于采用多重四象限并联供电,使中间直流环节无法完全实现低感连接,导致线路杂散阻抗引入,多重支路电容之间产生谐振,引起电容电流额外增加等情况。为此,文章通过搭建牵引变流器主电路的等效仿真模型,结合中间直流环节增加线路杂散参数的两重并联主电路结构,推导得出了中间直流环节引入线路杂散电感的主电路传递函数。根据传递函数的幅频特性可知,线路杂散电感会使主电路存在除二次谐振点外还会增加1个高次谐振点,并且杂散电感越大,谐振增益越大,造成支撑电容电流增大。     

问与答

交流传动内燃机车电传动及控制系统是由柴油机-主发电机组、整流装置、逆变器、牵引电机及微机网络控制系统构成。主发电机发出的三相交流电经整流装置转换成中间直流电压,供给逆 变器-牵引电机环节。交流传动电力机车是由四象限变流器、逆变器、牵引电机以及微机网络控制系统构成。四象限变流器将电网经变压器后的单相交流电变换成中间直流电压,供给逆变器牵引电机环节。交流传动内燃、电力机车电传动系统主要区别:（1）内燃机车中间直流电压是与柴油机转速相关的可变值,该电压通过调节主发电机励磁电流 而产生;而电力机车中间直流电压是恒定的。     

出口马其顿动车组交流传动系统

介绍了出口马其顿动车组交流传动系统的主要部件及其参数,重点说明牵引变流器轻量化设计的技术特点,特别是主电路中取消了二次谐振电路,牵引变流器柜体的尺寸和重量在传统方案基础上大幅降低。牵引系统的地面试验结果表明,中间直流电压、牵引变流器温升、牵引电机温升、辅变输出性能等关键指标满足设计要求。装车试验和运营情况表明,牵引传动系统运行稳定可靠。     

集成谐波阻尼功能的单相光伏发电系统

针对单相LC型并网逆变器与电网阻抗间可能发生的谐振现象进行了研究。为了提高公共连接点电压质量,抑制背景谐波电压在公共连接点的谐振放大,将阻性有源滤波器的功能引入光伏并网逆变器。集成谐波阻尼功能的单相光伏并网系统可有效抑制背景谐波电压的谐振放大,但交直流侧瞬时功率交换会导致直流侧电压出现高频纹波分量脉动。为此,通过引入低通滤波环节和优化电压电流环参数设计,达到了减少直流侧电压纹波对电流环控制影响的目的。理论分析和仿真结果验证该方案的有效性。     

地铁牵引变流器直流侧振荡抑制策略研究

负阻抗会引起地铁车辆牵引变流器直流侧电压、电流振荡,降低牵引传动系统稳定性。本文建立地铁牵引变流器关注直流侧的系统小信号模型,详细分析直流侧振荡的产生机理。提取直流侧电压谐振分量,提出基于直流侧电压振荡比修正给定牵引、制动转矩的直流侧振荡抑制策略,利用相平面法和根轨迹法讨论振荡抑制策略对系统稳定性的改善以及参数选择对控制性能的影响。模型仿真和地铁现场试验结果均表明,该振荡抑制策略能有效消除直流侧振荡现象,提高系统稳定性。     

具有低次谐波电流抑制能力的网侧牵引变流器算法研究

为了抑制由牵引网谐波电压和直流侧脉动电压引起的单相PWM整流器网侧低次谐波电流,提出陷波器和比例谐振控制相结合的控制算法。电压外环中后置N次陷波器,讨论了陷波器的设计和离散方法,消除直流侧脉动电压的影响。电流内环采用具有抗电网频率波动和相角补偿的比例谐振控制器,通过根轨迹法设计基频比例谐振控制器的参数,根据幅频特性设计谐波谐振控制器,分析电流内环对交流信号的控制能力。仿真验证了该算法正确性和可行性。     

HXD1C机车辅助变流器系统及特性分析

阐述了HXD1C机车辅助变流器系统及主电路逻辑控制过程,分析了主电路的等效阻抗、输入电感特性及中间直流环节特性,提出一种开关电压电流估算方法,并通过仿真对主电路电压电流波形进行分析,为进一步确保辅助变流器的正常稳定运行和辅助变流器的优化改善提供参考.     

具有宽电压调节范围的谐振型变流器

针对传统的变流器中输出电压一般总是低于交流输入电压的状况，提出了一种新型串联谐振直流环节变流器。该变流器在取消直流大电感，并为开关器件提供零电流开关条件的同时，还可以实现变流器输出电压在交流输入电压以上或以下的较宽范围内任意调节，而不受输入电压大小的限制。介绍了电路的工作原理，给出了升压及降压时两组有代表性的试验波形。     

牵引变流器二次谐振回路对系统性能影响的研究

针对牵引变流器直流侧容易产生2倍电网频率的电压纹波问题,分析其产生原因,研究在中间直流回路设计串联谐振电路对系统性能的影响,分别给出直流侧支撑电容器及二次滤波电路元件的设计方法。最后,利用仿真平台和系统高压试验验证得出,通过选取合适的二次滤波回路参数能有效降低二次纹波影响,提高系统运行稳定性。     

无二次滤波环节的单相四象限整流器输入电流控制研究

对无二次滤波环节四象限整流器的中间直流电压脉动产生机理进行分析,从直流环节电压控制和脉宽调制两方面探讨直流电压脉动对整流器输入电流产生的影响。根据分析,提出谐波抑制的控制方法,以消除由于中间直流电压脉动产生的输入电流低次谐波。利用仿真平台对传统预测电流控制和改进算法进行比较,结果表明,本文算法可有效降低输入电流的低次谐波。最后,通过实验验证了谐波抑制措施的有效性。     

直流母线支撑电容纹波电流研究

直流母线支撑电容的纹波电流是影响变流器产品寿命的关键因素之一。为了节约能源、扩充容量、优化设计等,工业生产时通常采用多个电机共用一条直流母线的结构。文章分析了变流器直流母线的理想纹波电流的形成机理,研究了共直流母线谐振对电容纹波电流的影响,提出了抑制纹波电流的方法,并通过仿真验证了分析结论的正确性。