脉宽调制逆变器—异步电动机系统电压,电流的计算机模拟

交—直—交电压型脉宽调制逆变器是牵引领域中很有发展前途的一种逆变器。本文对该种逆变器—异步电动机系统建立了一个通用的数学模型,它具有运算速度快、精度高及对计算机内存容量要求低的特点。从原则上来说可在系统的整个调频范围内,在微型计算机上对任何稳态工况时的逆变器输出电压、电机定、转子电流的基波及谐波分量进行分析,从而为该种系统的研制和改进提供了一个有力的工具。     

不对称规则采样的脉宽调制

对驱动三相交流电动机逆变器的正弦波脉宽调制,采用不对称规则采样方法,具有:当载波比数值较小时,没有偶次谐波分量、奇次谐波分量也较小;在不同载波比之间进行转换时,没有电压跃变等优点。实验证明用微机控制是可行的。可供设计牵引传动控制参考。     

交-直-交电力机车PWM调制方法研究

给出了一种适合于交-直-交电力机车的脉宽调制(PWM)方案,针对逆变器开关频率低的特点专门设计谐波优化SPWM调制方法,提出中间60°过渡方法,实现了异步SPWM、同步SPWM、谐波优化SPWM以及方波工况间的平滑过渡.该系统完全由单片微机实现.     

交直流机车混合运行牵引供电网谐波特性分析

针对机车调度中交直型和交直交型机车单独运行以及2种类型机车在同一牵引变压器供电下混合运行等复杂工况对网侧电流影响严重的问题,分析了交直型SS4电力机车及交直交型HXD3电力机车的牵引传动系统原理,建立了根据机车级位和速度自动判别机车行驶段位的交直型和采用空间矢量脉宽调制控制策略(SVPWM)的交直交型机车的SIMULINK仿真模型。在此基础上建立了同一牵引变压器不同类型机车混合运行模型,对典型工况进行仿真分析,得出各工况运行下的网侧电流谐波次数、谐波含有量及总电流畸变率,可用于供电网谐振分析、谐波治理、调度运行等方面。     

高压四象限变频器功率单元母线电压波动的分析

基于能量守恒定律,建立了变频器中器件功率的微分方程,揭示了母线电压波动与电容器容量、母线给定电压、输出功率及频率等因素之间的关系;提出了一种不增加高压四象限变频器成本但能有效抑制母线电压波动的方法,其采用马鞍波脉宽调制(SAPWM调制方式),在逆变器相电压调制波中加入3次谐波。样机实验及Matlab仿真结果验证了该方法的正确性。     

日本300系电动车供电系统的改进

日本３００系电动车组有５辆动车，其主电路有用交－直－交系统。由于ＴＧＯ晶闸管开关产生高次谐波，对变流器和逆变器进行脉宽调制时，将３００系动车的５个主电路单元以π／２５等分的值作为载波起始相位分配，使各ＰＷＭ的载波上产生移相，输出电流原有频率消失，剩下２倍的高次谐波。经模拟控制、仿真试验和供电试验，都证明了具有降低高次谐波的效果。     

基于组合型随机零矢量PWM控制器研究

根据空间矢量脉宽调制技术与正弦脉宽调制(SPWM)注入零序分量等效原理,设定在SPWM中引入零矢量分配因子K_0。通过K_0对零矢量U_0和U_7作用时间的不同分配得到特定零矢量PWM调制方式。针对这些调制方式各自在控制上的优劣,提出一种组合型随机零矢量分配的PWM(RZDPWM)调制方法。该方法将零矢量由特定模式转换为随K_0实时变化随机模式,通过调制比m对调制波进行分段处理,能够有效降低功率器件的开关损耗,减小总谐波畸变率和系统的电磁干扰。最后通过MATLAB仿真验证了所提出方法的优越性。     

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。     

异步电机滑差控制调速系统的研究

本文介绍了一种交—直—交变频调速系统,由电流源逆变器构成的主电路简单可靠,控制系统采用CMOS数字电路构成主要逻辑电路,参数可方便地调整。实验表明,本系统能容易地实现恒力矩起动和恒功率运行。     

HX_D1B型机车谐波特性分析

自2007年,以HXD1型机车投入运用为标志,我国电气化铁路牵引动力开始了＂交—直＂传动向＂交—直—交＂传动转化的进程。目前,已有超过4 500台交流传动电力机车投入运营。随着交流传动电力机车的大量投入使用,一方面极大地提高了铁路运输效率和质量,另一方面也给电气化线路带来了谐波谐振的问题,影响系统的稳定和安全运行。文章阐述了HXD1B型机车的电气原理,然后通过仿真和线路实测数据对其谐波特性进行了分析,最后通过理论结合实测数据的统计分析,阐述了车网系统谐波谐振特性。这些基础工作对分析该系列车型运用性能和研究高次谐波谐振抑制方案具有一定的参考价值。     

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。     

基于数字信号处理器实现特定消谐脉宽调制控制技术的研究

在大功率交流传动控制中,传统的PWM(脉宽调制)方法输出由于存在低次谐波,会使电流和转矩产生脉动,影响控制精度。以三相电压型逆变器为分析对象,提出了一种基于数字信号处理器(DSP)来实现特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制技术。该技术是首先根据SHEPWM控制技术的基本原理建立其特定谐波消除中开关角与调制度之间的数学模型;然后通过Matlab软件对该非线性数学模型方程组进行求解,得到对应的PWM单相电压脉冲的输出波形;同时利用dsPACE半实物仿真平台对SHEPWM控制技术进行数字化实现及验证;最后通过试验平台分析验证其输出电压、电流在不同载波比下的谐波消除情况。结果表明:基于DSP实现的SHEPWM控制技术,在实际应用中能够消除低次谐波、减小电流和转矩脉动,并能提高电能控制质量。     

交-直-交传动内燃机车的技术经济效果

文章阐明了交—直—交传动内燃机车优越的技术性能和经济效果。并对东风_4内燃机车改为交—直—交传动后的经济性进行了估算,结果表明,交—直—交传动内燃机车经济效果显著,仅节油一项,就可在5年内将比交—直传动内燃机车增加的成本全部回收。     

IGBT直流调节器在铁路动力车辆上的首次应用：传动系统的现代化

德国Ｋｉｅｐｅ公司对马格登堡１９６８年向捷克购置的ＣＫＤ Ｔａｔｒａ Ｔ４Ｄ型有轨电车进行了现代改造。为此开发并首次采用了具有ＩＧＢＴ技术的直－交电力传动装置。文中介绍了该车现代化改造的内容、原则、新的牵引和制动装置，传动系统电路图、微机控制和诊断装置，静止辅助逆变器等。还介绍了采用ＩＧＢＴ技术的优点及改造后电车的运用经验。     

阻抗源逆变器

本文介绍了阻抗源功率变流器(缩写为Z-源变流器)及其实现直-交、交-直、交-交、直-直功率变换的控制方法.阻抗源变流器采用独特的阻抗网络(或电路)将变流器的主电路与电源连接,因而具有分别使用电容器和电感器的传统电压源(或电压供电)和电流源变流器不能实现的独特特性.阻抗源变流器克服了传统电压源变流器和电流源变流器概念和理论上的障碍和限制,提出了新的功率变换概念.阻抗源概念能运用于整个直-交、交-直、交-交、直-直功率变换中.为了描述其工作原理和控制方法,重点分析了燃料电池应用中直-交功率变换的阻抗源逆变器.介绍的仿真和实验结果将证明这一新特性.     

风力发电励磁系统研究

采用具有优良输入、输出特性的双脉宽调制(PWM)控制的交-直-交变频器作为交流励磁发电机的励磁电源.仿真实验表明:基于动态同步坐标轴系的双通道解耦励磁控制策略能够实现交流励磁发电机有功、无功和转速的独立调节.双PWM变换器具有功率双向流动,输入和输出谐波电流小,动态性能优良,功率因数可调等优点,是交流励磁发电机的理想励磁电源.     

电压源逆变器—异步鼠笼电机系統在变頻調节时的稳态特性分析

本文从建立三角级数和形式的逆变器输出函数开始,考虑铁磁部分的涡流和磁滞效应的情况下,确定了用以描述与任何次激励谐波分量相应的电机模型,从而推导出一系列有关120°和180°导通型的电压源逆变器—鼠笼电机系统的稳态性能基本公式:电流、力矩、磁通链、损耗与效率、功率因数。利用这些公式,可以计算变频调节过程中任何稳定状态下各次谐波的有关量值,不论是电动机工况或发电机工况。并得到了变频调节下各次谐波的等值电路。最后给出了一个在709通用数字机上得到的算例。     

车网系统高频谐振特性分析

近年来,随着交—直—交型电力机车和动车组的大量上线运行,在提高铁路运输效率和质量的同时,也使得牵引供电系统中的谐波特性发生变化,即低次谐波大大减少的同时,也带来了丰富的高次谐波。虽然这些高次谐波含有率不高,但却大大增加了系统发生高频谐振的可能性。当系统发生高频谐振时,往往会形成较大的过电压,影响系统的安全和稳定运行。文章选取由交流传动电力机车和牵引供电系统组成的车网系统作为研究对象,建立了车网系统联合仿真模型,并基于仿真分析结果和线路实测数据,对车网系统高频谐振特性进行了分析研究。     

包神铁路神华号电力机车谐波特性研究

神华号电力机车为神华集团主力运输车型之一,采用交直交型传动系统,功率大、功率因数高,但谐波频谱更宽,其谐波特性与传统货运交直型电力机车有明显区别。通过建立牵引供电系统和神华号电力机车仿真模型,对不同工况下神华号电力机车谐波特性进行分析,并得出结论,为谐波治理提供参考。     

电气化铁路SVG电流检测与控制策略的分析

本文针对电气化铁路牵引供电系统受到谐波及无功污染问题,探讨了采用静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)进行动态补偿的方案。在SVG补偿原理分析的基础上,分别对谐波及无功电流的检测方法和补偿电流的控制策略进行深入分析和对比,得出电气化铁路上SVG较为理想的控制方法为同步电流检测法配合三角波比较的方式,其具有较好的实时性和控制精度。