基于载波移相控制的脉冲整流器直流侧支撑电容电压谐波抑制研究

以电力牵引交流传动系统中两重化脉冲整流器拓扑为研究对象,以实现其直流侧支撑电容电压谐波抑制为目标,首先从理论上分析了直流侧支撑电容容量的设计方法;然后分析了稳态运行时直流侧电压高次谐波的产生机理,并重点分析了两重化脉冲整流器载波移相控制方法对直流侧脉动的影响.理论分析表明直流侧电压高次纹波主要分布在2倍开关频率附近,载波移相控制技术可以有效地抑制直流侧2倍开关频率附近的纹波电压,从而减小直流侧电压纹波系数.因此在传统直流侧支撑电容容量设计方法的基础上,加入载波移相控制可以进一步减小所设计的支撑电容大小.最后对未添加载波移相控制和添加载波移相控制的方法分别进行了计算机仿真和半实物试验测试.Matlab仿真和dSPACE半实物测试结果都验证了理论分析的正确性和有效性.     

一体式整流斩波充电装置在智能轨道快运系统的应用

目的：为满足智能轨道快运系统大功率充电需求，提出一种智能轨道快运系统充电装置的新型结构，其能满足在一体化智能箱式充电站内的安装，避免在乘客站台安装带来的噪声和接口等问题。方法：智能轨道快运系统快速充电装置结构包括输入侧交流断路器、预充电回路、网侧滤波回路、PWM(脉冲宽度调制)整流回路、Buck直流变换回路和直流侧滤波回路；PWM整流实现交流到直流功率变换；直流Buck变换实现直流电压输出满足智能轨道快运系统车载储能元件充电的恒压、恒流及恒功率的充电模式；预充电路减少系统工作时的合闸冲击；网侧滤波减少了注入电网的谐波电流；直流侧滤波采用电感L和电容C组成低通滤波器来滤除高频分量输出，减少纹波电流输出到储能介质。结果及结论：通过仿真、选型计算的充电装置采用双环控制提高了系统的动态性能，有源阻尼技术有效抑制了谐振，正反转双序锁相环实现了网侧适应性控制、系统控制及保护对Buck和PWM整流进行控制，实现输出的恒压及限流控制。充电装置已经成功应用于株洲智轨一期工程项目，项目通车验证了充电装置能够安全、高效地给智能轨道快运系统车辆充电。     

交流传动电力机车主电路保护技术分析

对交流传动电力机车主电路结构进行了简要介绍,并结合电力机车典型主电路原理图,根据水冷IGBT变流器的控制特点,系统全面地阐述了各谱系交流传动电力机车主电路的网侧电路、变压器次边、四象限整流电路、中间直流回路及逆变输出回路的接地、过流/短路以及过压故障的检测方案和保护控制逻辑,并重点分析了定位接地故障的意义和方法,对理解...     

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。     

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。     

直流牵引供电系统稳态短路分析

直流系统的短路计算是一个复杂的过程,既与交流系统有关,又要对整流电路进行分析,同时还要兼顾直流供电网络的供电模式,以往都是采用仿真计算。采用解析法分析直流供电系统稳态短路计算,引用戴维南电路定理,建立直流牵引供电回路等效电路,分析三相桥式整流电路及十二脉波整流电路外特性,对其进行线性化处理;并给出不同系统短路容量时直流母线稳态短路计算结果报表,用以作为其他轨道交通工程供电系统设计的参考。     

AC 25 kV和DC 3 kV双流制供电的400 km/h高速动车组牵引传动系统仿真研究

文章阐述了中车唐山机车车辆有限公司的AC 25 kV和DC 3 kV双流制供电的400 km/h高速动车组牵引传动系统主电路构成和控制系统,搭建相应电气系统模型进行分析和仿真。为合理选择系统器件参数,重点开展了电容和电感关键参数选型理论分析,并通过仿真进行了验证;研究了二次谐振回路的存在对直流供电模式的影响,根据仿真结果提出了设计建议。文章的研究结果对牵引传动系统设计和优化提供了仿真指导和应用参考。     

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.     

用分流器取代霍尔传感器进行电流测量

介绍地铁供电系统采用的直流大电流测量方式,论述分流器和霍尔传感器的工作原理.根据直流开关柜一次回路和二次回路的特点,设计制订用分流器取代霍尔传感器进行电流测量更新改造的方案;通过在实际应用中的比较,发现传统技术分流器是更适合地铁直流大电流测量的简单可靠方案.     

地铁24脉波整流器空载直流侧谐波特性分析

在分析城市轨道供电系统24脉波整流器的工作原理及理想情况下直流侧空载电压的谐波频谱构成的基础上,讨论电网电压不对称和交流电压存在移相误差等因素对整流器直流侧的影响,得到结论:电网电压的负序分量会在整流器的直流侧引入2次低频谐波电压分量,移相角度的误差则会带来12次谐波含量;并以仿真实验进行验证。结论可为直流接触网侧相关设备的滤波参数选择提供参考。     

牵引变流器网侧电流低次谐波抑制的研究

分析了二次脉动电压产生的原因及对网侧电流的影响,提出采用陷波器和嵌入式奇次谐波重复控制器相结合的电压电流双闭环控制算法来抑制网侧电流的低次谐波。介绍了电流环嵌入式奇次谐波重复控制器的设计方法,通过提高基波及奇次谐波频率处增益,实现电流环无稳态误差控制来抑制网侧电流的奇次谐波,在电压外环中采用陷波器抑制直流侧的脉动电压对网侧电流的影响。最后通过Matlab仿真验证了该方案的有效性。     

交错式双Buck单相整流器拓扑与参数设计

传统的单相整流器为升压变换模式,在低压应用场合,需要在整流器输出端增加额外的降压环节。双Buck单相整流器能够直接实现单级降压整流,同时具有功率解耦功能,能够实现对直流侧二次电压纹波的抑制。文章首先对传统整流器存在的二次功率耦合问题进行分析,然后围绕交错式双Buck整流器的工作原理及硬件参数设计展开研究。在此基础上,提出了基于单载波的交错式脉宽调制方法来简化控制器设计,最后通过试验对交错式双Buck单相整流器的单级降压整流、功率解耦和交错式脉宽调制功能进行了验证。     

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。     

基于N次陷波器和比例谐振控制的整流器谐波抑制算法研究

为了抑制网侧电流低次谐波,首先对其产生机理及分布规律进行了推导,并在此基础上给出了基于N次陷波滤波器以及带谐波补偿的比例谐振控制器的电压电流双闭环谐波抑制算法。基于N次陷波滤波器的电压外环控制能有效滤除直流侧电压的纹波而不影响控制系统的动态性能;基于谐波补偿比例谐振控制的电流内环控制能实现对交流信号的无稳态误差控制,并能有效抑制网侧电流的3、5、7次等低次谐波。最后分别基于Matlab仿真软件和d SPACE+TMS320F2812半实物实验平台进行了仿真和试验验证,结果均验证了本控制算法的正确性和有效性。     

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。     

地铁屏蔽门安全回路应急装置设计

分析了安全回路断开故障的产生原因和对运营的影响.为了降低安全回路断开故障对地铁列车运行的影响,使用继电器、时间继电器和改制继电器设计安全回路应急装置,设置有2个启动电路.该装置具有互锁功能,保证只能短接一侧断点,使用军用航空插头连接PSC(中央接口盘)端子排;在安全回路断开故障发生时,自动启动,将断开-侧的PSC端子短接.安全回路通过其余60个行程开关监视所有滑动门和应急门的状态,安全回路功能仍然可靠.经过试验,安全回路应急装置可以顺利启动.     

电气化铁路信号电源自动切换系统设计

分析了铁路信号供电变压器缺相故障情况,设计了铁路信号电源自动切断系统,该系统以低压侧三相相电压为取样信号,由电压变换电路、比较电路、继电器控制电路及交流接触器构成。结果表明,信号电源缺相故障时,该系统可以有效地切断电源主回路,从而实现主备用电源之间的转换。     

地铁车辆辅助逆变器DC/DC 高频隔离电路的设计与分析简

介绍了一种地铁车辆辅助逆变器使用的DC/DC高频隔离电路,其在超前臂上并联谐振电容器以实现零电压开关,在变压器二次侧采用辅助回路以实现滞后臂的零电流开关,从而实现DC/DC全桥电路的零电压零电流软开关。仿真和样机实验结果验证了该电路的有效性和实用性。     

带功率因数补偿的单相半控桥整流器(二)

介绍了绘制正弦线电流的开关模式单相半控桥整流器,用它来获得功率因数补偿并保持直流环节电压的恒定.在该整流器中使用4个有源开关,以便在交流端电压上产生单极脉宽调制(PWM)电压波形.与中性点箝位变流器(NPC)相比,该整流器没有箝位二极管也能实现三点式PWM控制.控制电路采用两个控制回路:外部控制回路用比例积分电压控制器调整直流环节电压,采用相位闭环电路产生与电源电压同相的正弦波形来实现功率因数补偿.在内部控制回路中,用基于载波的电流控制器跟踪线电流信号.为补偿由于负载变化所引起的中点电压,控制电路采用中点电压补偿器.该整流器的交流侧可产生3个电压电平,并用计算机仿真与试验结果验证了控制算法的有效性.     

带功率因数补偿的单相半控桥整流器(一)

介绍了绘制正弦线电流的开关模式单相半控桥整流器,用它来获得功率因数补偿并保持直流环节电压的恒定.在该整流器中使用4个有源开关,以便在交流端电压上产生单极脉宽调制(PWM)电压波形.与中性点箝位变流器(NPC)相比,该整流器没有箝位二极管也能实现三点式PWM控制.控制电路采用两个控制回路:外部控制回路用比例积分电压控制器调整直流环节电压,采用相位闭环电路产生与电源电压同相的正弦波形来实现功率因数补偿.在内部控制回路中,用基于载波的电流控制器跟踪线电流信号.为补偿由于负载变化所引起的中点电压,控制电路采用中点电压补偿器.该整流器的交流侧可产生3个电压电平,并用计算机仿真与试验结果验证了控制算法的有效性.