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。     

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。     

CRH 2A型动车组脉冲整流器的运用故障及分析

脉冲整流器是CRH2A型动车组牵引变流器的重要组成部分,是交流传动系统中一个不可缺少而又十分重要的环节。本文围绕CRH赫型动车组脉冲整流器的工作原理,对运用中出现的一些故障和问题进行分析,提出解决措施,以提高动车组的运营性能。     

基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法

针对应用于高速动车组电力电子变压器中的单相级联H桥整流器易受网侧电压传感器故障影响的情况展开研究,提出了基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法,并进行了仿真验证。首先建立了单相级联H桥整流器d-q坐标系下的数学模型,根据三相系统中无网侧电压传感器控制算法原理,提出了采用虚拟磁链估算的d-q电流解耦控制方法,解决了单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制问题;然后搭建相应仿真模型,模拟了整流器多种复杂工况,验证无网侧电压传感器控制算法的稳定性,同时与有网侧电压传感器控制算法进行了对比。仿真结果表明,无网侧电压传感器控制基本能够达到有网侧电压传感器时的控制性能。     

基于多仿真器的牵引传动系统实时仿真研究

硬件在回路实时仿真可以有效地对高速列车牵引传动系统控制器进行测试,特别是在极限、故障条件下各种工况的测试,以提高控制算法验证效率。以高速列车牵引传动系统为研究对象,建立基于dSPACE的多仿真器硬件在回路仿真实验系统。首先,介绍高速列车牵引传动系统的主要构成,研究系统模型划分方法;其次,建立基于ADC方法的电力电子变流器数学模型,通过离线仿真验证模型的有效性;牵引传动系统小步长部分的数学模型通过FPGA实现,使该部分的仿真步长达到纳秒级,提高实时仿真的准确性。实验结果表明:实时仿真系统的有效性和可信度较高,可以有效测试高速列车牵引传统系统控制器的性能,加快控制算法的验证。     

基于磁链观测器的逆变器开路故障实时诊断

逆变器作为电力牵引交流传动系统的重要组成部分,其可靠性是保证系统正常运行的关键,但其功率模块故障率较高。本文针对逆变器主电路的IGBT开路故障,提出一种基于磁链观测器的实时诊断方法,经仿真验证该方法不易受负载扰动和闭环控制影响,诊断可靠性高,且不需增加额外硬件设备,适用于逆变器开路故障的实时诊断。     

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.     

CRH_3型高速动车组整流器预测电流控制仿真研究

对CRH3型高速动车组牵引传动系统采用的四象限整流器,在分析了其基本原理及其控制策略的基础上,利用Matlab/Simulink建立了一种基于预测电流控制方法的四象限脉冲整流器的仿真模型。仿真结果表明,预测电流控制方法可以保持中间直流环节电压的稳定输出,实现调压稳压的功能,并且网侧功率因数近似等于1,谐波含量较小。     

半实物仿真技术在轨道交通用IGBT寿命预测中的应用

IGBT是列车牵引变流器的核心部件,其寿命预测技术是整车故障预测与健康管理的重要依据。采用半实物仿真方式对CRH_5型动车组IGBT电流、电压等参数进行提取,基于这些参数进行与寿命相关的仿真和计算。计算表明:逆变器侧IGBT模块寿命小于脉冲整流器侧IGBT;IGBT的主端子、芯片和DBC焊层会提前出现失效征兆现象。该方法为准确评估轨道交通用IGBT模块寿命预测提供参考。     

采用双变流器-电机能量互馈的交流传动试验系统

介绍了中国北车集团电力牵引研发中心采用双变流器-电机能量互馈的交流传动试验系统的试验方案及组成,阐述了其主传动系统的试验原理及试验没备、仪器的配备情况。在双变流器-电机能量互馈试验系统上成功地进行了交流传动机车牵引系统的牵引及特性试验。     

CRH2型系列动车组牵引变流器介绍及故障分析

介绍CRH2型系列动车组牵引变流装置结构原理、故障分析,牵引变流器由2台脉冲整流器功率单元、1个中间直流电路、1台三相逆变器功率单元组成.列举了武汉铁路局自2007年高铁正式投入运用以来,CRH2型系列动车组牵引变流器运用故障统计,并进行了分析.     

动车组牵引变压器铁磁噪声特性研究及抑制

动车组牵引变流器中四象限脉冲整流器会产生大量高次谐波,牵引变压器的二次绕组在这些高次谐波的激励下会产生人耳不适的铁磁噪声,如何在保证牵引系统性能的前提下减少牵引变压器的铁磁噪声是整车集成设计中需要重点考虑的问题。文章分析了牵引变流器四象限脉冲整流器的工作原理和牵引变压器电磁噪声的产生机理,通过在MATLAB中建模仿真,分析不同参数变化下牵引变压器二次侧谐波电流含量变化情况,并对动车组牵引变压器的噪声设计和噪声抑制进行说明。     

CRH_2型动车组牵引变流器运用故障分析

动车组牵引变流器作为牵引传动系统的关键部件,其性能质量直接关系到动车组的安全正点运行。在动车组运用检修时,必须对牵引变流器发生的故障进行全面的故障分析,记录故障现象,找到排除方法,深入分析原因,制订预防措施,从而减少动车组牵引变流器故障率,提高故障判断处理效率,最终达到提高动车组运用质量的目的。     

牵引变流器中支撑电容器研究

为牵引变流器中支撑电容器的参数选择提供了理论依据。首先以脉冲整流器为例对支撑电容器参数计算原理进行了详细推导,并采用仿真方法进行了验证,对5种常用支撑电容器选型方法进行了归纳,5种方法分别为电路分析计算法、仿真法、估算法、能量计算法、试验验证法。     

我国兆瓦级交流牵引传动系统的试验研究

本文叙述了我国迄今功率最大的交流传动系统的地面试验结果。作为研制大功率交流传动干线电力机车的基础研究,所进行的试验研究对象包括四象限脉冲整流器、中间直流电路和脉宽调制逆变器,即为交-直-交电压型变流器,同时还研制了适合机车牵引用的电子控制装置。文中阐述了交流传动电力机车的特征、试验系统的方案选择、系统及部件的设计原理,最后给出了系统试验结果,包括1025kW的牵引特性、800kW的再生制动特性以及有关数据。     

谈谈电感对电力机车主变流器可靠性的影响

牵引机车动车的电力半导体变压器按照其技术指标来讲是相当可靠的。但是据统计数字显示。在运行的情况下电力机车所有电力装置所发生故障的近15％都是由半导体变压器引起的。其中主要的故障就是变流器组件中二极管和硅可控整流器的硅质层的损坏（约占70％）。     

一种抑制牵引网压低频振荡的网侧变流器控制策略

基于CRH3型动车组和牵引供电系统建立车—网电气耦合系统的简化模型,对牵引网压低频振荡的产生机理进行分析。结果表明:当网侧变流器控制策略为既有的瞬态电流控制策略时,因为系统中的1个极点基本位于虚轴附近,系统处于临界稳定状态,所以随着动车组开行数量的增加很容易引发牵引网压低频振荡。为抑制牵引网压低频振荡,提出多变量极点配置的网侧变流器控制策略,即通过对系统状态量的反馈控制,实现对系统极点的直接配置,从而在保证网侧变流器正常运行的同时,避免牵引网压低频振荡现象的发生。通过所建立的系统简化模型对多变量极点配置的网侧变流器控制策略进行仿真试验,验证了该网侧变流器控制策略抑制牵引网压低频振荡的有效性。     

和谐系列电力机车牵引传动系统比较与分析

文章主要从网侧电路、牵引变流器、牵引变压器和牵引电机等方面比较分析和谐系列电力机车的牵引传动系统,总结了和谐系列电力机车牵引传动系统的技术特点。     

HX_D1型机车牵引变流器典型故障分析及预防措施

本文介绍了HX_D1型电力机车的牵引电传动系统,重点介绍了牵引变流器的电学原理,分析了HXD1型电力机车牵引变流器典型故障,提出一些实用性的预防措施。     

基于模糊综合评价的动车组牵引传动系统改进FMECA

针对某动车组牵引传动系统的故障模式、影响和危害性分析中易受个人主观影响、影响因素与实际不符和易取重复值等问题进行改进。通过模糊综合评判对多位专家评价指标予以量化,降低了个人主观意见对评价结果的影响;应用层次分析法对主要的影响因素进行权值分配,使得到的故障模式严酷度等级更加符合工程需要;采取线性插值的方法,增加同一发生概率等级间不同故障模式的区分度。以牵引传动系统的15种典型的故障模式为例进行分析,结果表明牵引控制单元硬件板卡、牵引变流器功率模块是影响牵引传动系统可靠性的关键器件,同时验证了改进FMECA方法能够区分不同故障模式间的优先级,其较传统方法更加明确,便于在实际工程中应用,也为列车优化设计提供相应的支撑。该方法不仅可以应用在动车组牵引传动系统中,也可以在机车车辆的设备故障分析中使用。