四象限变流器原理

在交—直—交传动的机车上,四象限变流器是目前较为先进的电源侧变流器。为使广大读者对它的基本原理能进一步了解,我们请了西南交通大学易友祥老师将教材内容编写成本讲座。向大家介绍电压型和电流型四象限变流器的基本电路、工作原理、电压电流波形以及对电网电流的正弦调制过程等,供大家学习参考。编者     

基于开关函数的电压型四象限变流器及控制系统仿真

建立了基于开关函数的电压型四象限变流器数学模型,结合瞬态电流控制,搭建了整个基于开关函数的四象限变流器及控制系统的仿真模型,并在MATLAB环境下进行了稳态及动态的仿真,验证了瞬态电流控制是一种较好的控制等路.     

电压型四象限变流器的计算机仿真

针对电压型四象限变流器,提出了一种新的控制方法——瞬态电流控制法,建立了变流器系统的数学模型,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真。     

变压器漏抗对四象限变流器控制的影响

在实际应用时,四象限变流器可能存在变压器漏抗大的情况.探讨了变压器漏抗对四象限变流器控制的影响并以瞬态电流法为基础,通过引入补偿环节,弥补变压器漏抗大时变流器控制带来的不良后果.仿真结果表明,通过调整补偿系数来改善四象限变流器控制性能是行之有效的方法.     

高速动车组四象限双闭环控制参数设计与稳定性分析

动车组牵引四象限变流器输出直流电压存在二倍工频波动、四象限电流含有较多等效开关频率的纹波,对电压和电流检测时常采用硬件滤波电路或数字滤波器进行信号调理,但滤波参数设计不合理会导致控制系统不稳定。为提高400 km/h高速动车组四象限变流器控制稳定性,首先介绍四象限变流器"电压-电流"双闭环控制参数设计原则;其次重点分析电压、电流采样通道叠加滤波环节对闭环控制稳定性的影响,揭示双闭环系统稳定的条件;最后,基于400 km/h高速动车组的仿真结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

四象限变流器控制策略研究与仿真

在建立基于理想开关函数的单相四象限变流器数学模型的基础上,对四象限变流器常用的5种控制策略进行研究,并通过计算机仿真对各种控制策略的控制性能进行对比分析。仿真结果表明,预测电流控制和瞬态电流控制可以达到直流侧电压稳定、网侧电流谐波小、网侧单位功率因数等控制目标。     

四象限变流器瞬态电流控制的仿真研究

介绍了一种使用MATLAB软件实现四象限变流器瞬态电流控制的仿真方法，并使用该仿真系统对变流器的动态响应、电流的错层、电流频谱、变流器元件的开关波形进行了分析。仿真结果表明，仿真模型的建立是真实、准确的。     

两相两重四象限变流器的控制方法及实现

为实现对大功率、低开关频率变流器的控制,通过建立两相两重四象限变流器主电路的数学模型,分析变流器主电路的电气特性;在考虑线路电阻的基础上,采用电压外环和基于坐标变换电流内环的双闭环控制方法对变流器的调制电压进行控制;提出倍增控制频率的载波移相方法,可在不增加硬件设备的情况下降低牵引电网侧低次谐波的含量,并结合正弦波脉宽调制(SPWM)技术,实现对以多种开关频率工作的变流器的控制;以TMS320F28335型DSP芯片为平台,设计包括初始化程序、串行通信服务程序和定时中断程序的控制软件,并在背靠背功率互馈试验台进行验证。结果表明:采用给出的两相两重四象限变流器控制方法,能够使变流器在启动工况下的电流变化平稳,在牵引工况和制动工况下,大功率、低开关频率变流器可以单位功率因数满载运行,而且中间电压波动较小、输入电流无异常波动,大幅减少了牵引电网侧的低次谐波成分和总谐波失真率。     

单相四象限变流器双闭环控制方法改进

针对单相四象限变流器基于坐标变换双闭环控制方法的不足,通过建立旋转坐标系下的数学模型,提出了基于电流状态反馈和预测电流控制的改进算法及实现方案,该控制方法不仅可以实现网侧电流有功分量和无功分量的准确控制,同时具有良好的动态响应能力。采用仿真软件搭建了系统模型并进行计算,对2种控制方法进行比较和验证。仿真结果表明,改进的控制方法能够保证单相四象限变流器的稳定工作,并且具有更好的动态响应。     

交流传动电动车组变压器牵引绕组互感对网侧变流器的影响

研究交流传动电动车组主变压器牵引绕组间存在互感时四象限变流器的工作状态。通过四象限变流器交流侧矢量图的分析,阐述牵引绕组间的互感对四象限变流器控制性能的影响。根据四象限变流器状态方程稳定性分析,指出互感值的取值必须小于牵引绕组的漏感值。通过对状态方程的离散化,推导出可用于实际工程实现的四象限变流器控制方程。用计算机系统仿真,确定互感参数,验证所提出的控制方法的可行性。     

100 kW四象限变流器及其控制

介绍100kW四象限变流器的工作原理,提出了100kW四象限变流器的硬件结构和控制方法。通过直接调节四象限变流器控制电压的幅值和相角,达到稳定输出电压和输入功率因数的目的。试验结果表明,该变流器设计合理,能完全满足设计需要。     

背靠背四象限变流器控制方法的研究

在背靠背三相四象限变流器数学模型的基础上,为两侧VSC分别设计了快速稳定的直流电压和有功功率、无功功率控制器。针对多重化的背靠背四象限变流器,采用了载波移相控制与改进的SPWM调制相结合的方法,减小了电流谐波,提高了功率交换能力。直流融冰装置的柔性高压直流输电（HVDC）试验证明了该控制方法的正确性和有效性。     

交-直-交传动系统网侧变流器预测电流控制方法的计算机仿真及实现

简要介绍了四象限变流器工作原理，提出了一种新的预测电流控制方法，该控制方法不仅可以直接控制变流器的输入电流，而且能够保证开关器件的开关频率固定不变，控制算法易于实现。通过计算机仿真对这种控制方法进行了模拟，仿真结果说明了这种方法的可行性并表明该控制方法的动、静态特性良好。在仿真的基础上进行了系统试验，从仿真和试验的波形对比可以看出仿真结果的正确性，表明该控制方法满足了四象限变流器的设计要求，是一种比较理想的控制方法。     

100kW四象限变流器电路及其控制

介绍100kW四象限变流器的工作原理，提出了100kW四象限变流器的硬件结构和控制方法：通过直接调节四象限变流器控制电压的幅值和相角．达到稳定输出电压和输入功率因数的目的。试验结果表明，该变流器设计合理，能完全满足设计需要。     

电流型GTR有源无功补偿器的研究

介绍了以电流波形补偿理论为根据，由ＧＴＲ电流型四象限变流器构成的有源无功功率补偿器。详细叙述了补偿器的补偿原理、主电路工作方式、控制系统的结构及其控制策略。实验表明该系统能实时地、完全地补偿电网上的基波和谐波无功，并且具有系统简单、控制方便、体积小等优点。     

SS7E型电力机车辅助变流器故障分析

介绍了SS7E型电力机车TGF11型四象限辅助变流器的性能特点,结合现场实际对辅助变流器故障原因进行系统分析,并提出了相应的改进措施和建议.     

交流传动电力机车牵引和制动工况下谐波特性对比分析

通过对交流传动电力机车的四象限变流器工作方式介绍,分析机车牵引工况和制动工况下输入电流的谐波分布,最后通过仿真及试验验证2种工况下输入电流的谐波分布情况一致.     

机车辅助变流器的技术发展

阐述了机车辅助交流器的技术特点，介绍了辅助变流器在我国的发展与应用情况并以TGF9型辅助变流器和含有四象限变流器的TGF11型辅助变流器为例对其性能进行了较详细的阐述，指出我国已具血了辅助交流器推广应用的条件。     

新型四象限变流器控制方法

三相交流传动系统成功地用于接触网式机车上的最重要的先决条件是采用四象限变流器(见图1),它能保证机车牵引和制动时电网电流的谐波含量低。一方面由于控制特性、适应性(双流制机车)和诊断功能的新要求,另一方面是由于微处理机的市场趋势,使人们有必要放弃以前采用的模拟硬件方法来进行四象限变流器控制,而开发一种以微处理机为基础的新方法。本文描述了在原有微处理机控制方法基     

可单重四象限整流器运行的牵引变流器主电路损耗与控制研究

短编组城际动车组相对于标准8辆编组动车组动车数较少,现有牵引变流器主电路设计方案在牵引变流器故障损失动力时会对车辆运行造成严重影响。对牵引变流器主电路进行优化设计,使其具备单重四象限整流器运行的硬件基础;提出单重四象限整流器运行的主从控制策略和故障处理措施,并进行原理分析和试验验证。试验中牵引变流器实现了单重四象限整流器的独立运行。同时,车辆启动时四象限整流器的单重运行可降低IGBT损耗,并进行分析计算和仿真验证。