接触网网压波动下动车组恒速控制策略的仿真研究

动车组运行时,接触网网压会在一定范围内波动.为使动车组在接触网网压波动范围内实现在0～250km/h范围内任意速度下稳定运行而引入了一种恒速控制策略.此恒速控制策略通过牵引控制与恒速控制之间平滑过渡,防止在不同控制方式之间切换时引起较大的转矩和电流波动.仿真模型采用直接转子磁场定向控制系统,牵引整流器采用正弦脉宽调制控制的带中点箝位二极管的三电平拓扑结构,牵引逆变器采用空间电压矢量控制的带中点箝位二极管的三电平拓扑结构,仿真结果验证系统具有良好的动、静态特性,并能够很好的实现接触网网压波动下动车组恒速控制.     

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。     

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。     

高速动车组牵引传动控制系统仿真研究

以CRH380A型动车组为研究对象,阐述了牵引传动系统的工作原理,探讨了脉冲整流器的瞬态电流控制策略和三电平逆变器的空间矢量脉宽调制技术。着重分析了转子磁场定向间接矢量控制和牵引传动控制系统的工作原理。根据CRH380A型动车组实际设计参数,构建了牵引传动控制系统的MATLAB仿真模型,分析了该模型在牵引工况、再生制动工况和不同运行速度下的电机输出转矩和定子相电流波形。仿真结果表明,所建的恒速控制模块能够实现动车组在牵引恒速、惰行和再生制动恒速等不同运行状态间的平滑切换;牵引传动控制系统仿真模型能够实现动车组在牵引和再生制动工况下的稳定运行,达到了预期目标。     

基于模态分析的牵引供电系统谐波谐振过电压研究

针对高铁牵引供电系统的谐振过电压问题,通过分析其谐波特性,综合考虑线路集肤效应及分布参数的特性,研究由接触网、馈线、钢轨回路(包括大地)、回流导线以及牵引变电所至接触网的馈电线等构成的牵引网的参数计算方法,建立牵引网线路等效模型,使用该模型计算牵引网线路参数;采用模态分析方法解耦牵引网与电力机车的耦合关系,确定基于车网耦合的牵引供电系统的谐波谐振次数、电压波形、影响范围等数据以及所引起的牵引网过电压机理;通过EMTP-ATP软件建立基于AT供电方式与CRH2型动车组的车网耦合仿真模型,得到牵引网网压状态.通过与实测的机车负荷、谐波电流等数据对比可知,仿真结果与实测数据分析结果一致,验证了该方法的正确性.     

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。     

基于全数字仿真的车网高频谐振分析与抑制技术研究

文章基于Matlab-Simulink仿真平台,结合交流牵引供电网链式模型和高速动车组牵引系统模型,搭建全数字车网综合仿真模型。通过模型中预留的可调节牵引供电网、动车组控制参数接口和可变运行工况等功能,复现实车运行中出现的高频车网谐振现象,并研究牵引供电网参数、牵引控制器参数和动车组数量对车网高频谐振的影响。在此基础上,提出改变牵引系统四象限整流器控制参数以抑制车网高频谐振的优化方案,并通过全数字仿真和正线运行测试,验证该方案的可行性和有效性。     

动车组牵引电机矢量控制系统几项关键技术

基于高电压、大电流IGBT功率器件的牵引逆变器及异步牵引电机已成为高速动车组牵引传动系统的主流电路结构,矢量控制技术作为一种高性能的异步牵引电机控制策略得到广泛应用。现从实用性角度出发,介绍了动车组牵引电机矢量控制系统的几项关键技术,包括电压电流测量、电压解耦算法、转子磁链观测模型、定子频率校正、多模式PWM调制。     

CRH3动车组两种恒速控制策略研究与仿真

为了研究CRH3型动车组恒速控制器所适合的控制策略,分别分析了PI调节器和双滞环调节器两种恒速控制策略的原理,并将这两种恒速控制器应用于牵引电机矢量控制系统中,通过MATLAB/Simulink对其进行仿真研究。仿真结果表明,采用双滞环调节恒速控制器可使动车组在牵引、恒速、制动工况间平滑切换,转矩、磁链波动较小,是适合CRH3动车组采用的一种恒速控制策略。     

CRH1A动车组牵引系统参数计算与分析

介绍了CRH1A动车组牵引系统的基本结构,根据整车性能的基本指标对牵引系统的参数匹配进行分析和计算;通过对整车进行牵引计算确定牵引电机的轮周牵引功率,进而对牵引变流器、牵引变压器、网侧变流器的参数进行计算。验证了CRH1A型动车组牵引系统满足总体技术指标。     

CRH1型动车组牵引系统的仿真研究

CRH1型动车组是中国高速动车组的重要组成部分。对CRH1型动车组牵引系统进行仿真研究,对我国高速铁路的发展有着及其重要的意义。介绍了CRH1动车组牵引系统的基本概况,重点介绍了网侧变流器和矢量控制系统的数学模型。利用仿真软件MATLAB/SIMULINK中的电气系统模块,构建了CRH1型动车组牵引系统的仿真模型,并对其牵引特性进行仿真试验。仿真结果基本符合CRH1型动车组真车试验结果。     

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Matlab的某型动车组三电平整流器试验台算法仿真研究

简要介绍了某型动车组所用单相三电平脉冲整流器的主电路,详细分析了其采用的瞬态电流控制方法的实现原理。在Matlab/Simulink环境下建立了该三电平脉冲整流器试验台的仿真模型,并对该三电平脉冲整流器在牵引工况、再生制动工况,以及运行过程中电网电压与负载突变情况下进行了仿真分析,为设计及制造该型动车组三电平整流器检验、测试设备奠定理论基础。     

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。     

新型牵引供电系统的改进下垂控制策略

为解决目前交流电气化铁路中存在的电能质量和过分相问题,研究了一种基于MMC-MTDC的新型牵引供电系统。针对负载频繁变化引起网侧功率出现较大超调现象,提出了一种基于PI控制器的改进下垂控制策略,该策略兼顾了稳定直流电压和改善功率流两个方面,并对该控制策略的稳态和暂态特性进行了分析。针对单相MMC存在的二倍频环流会引起直流侧电压和功率的二倍频波动,同时对网侧功率波动造成影响的问题,采用比例复数积分(PCI)控制器设计了同时适用于三相和单相MMC的环流抑制器。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建详细仿真模型,模拟牵引供电系统的运行工况,验证所提控制方法的有效性。     

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。     

一种考虑山区路段牵引网电压波动及谐波治理的车载储能型解决方案

针对高速铁路山区路段列车运行特性导致的牵引网电压出现抬升与降落及网侧谐波含量较高易引起牵引网谐振过电压的问题,提出一种基于车载储能系统的解决方案.首先提出考虑牵引网电压波动的车载储能系统拓扑,并根据储能系统SOC及列车实时功率对储能系统的工作状态进行划分.其次研究山区路段列车行车致使牵引网电压波动的机理,在此基础上分析储能系统对牵引网电压的补偿原理.进一步研究了基于车载储能系统的牵引网谐波电流治理方案,并根据控制目标研究储能系统中四象限变流器及双向DC/DC的控制策略.通过多工况下仿真测试,验证了所提拓扑及控制策略在山区路段出现的因列车运行特性引起的牵引网电压波动及牵引网谐波电流引起谐振过电压的治理效果.仿真结果表明,本文所提方案能有效抑制因列车工况引起的山区路段牵引网电压波动,并改善牵引网侧谐波电流,抑制谐振过电压的发生.     

单相级联H桥整流器无锁相环瞬态直接电流控制

无工频变压器牵引传动系统是高速动车组轻量化的发展趋势。以无工频变压器牵引传动系统前端单相级联H桥整流器为研究对象,取消了网侧电压锁相环,实现网侧电流实时跟踪网侧电压为目的,建立了单相级联H桥整流器的数学模型;根据瞬时有功电流的定义,提出了一种无锁相环瞬态直接电流控制方法,实现了非理想电网电压情况下网侧电流对电压的实时准确跟踪控制;并在此基础上,提出了无锁相环直流侧电容电压均衡控制方法,解决了负载不平衡时直流侧电容电压不平衡的问题。最后,对所提出的无锁相环瞬态直流电流控制方法进行了计算机仿真,仿真结果验证了该算法的正确性和有效性。     

MMC-RPC的多维泰勒网优化控制策略

为进一步解决铁路牵引供电系统中无功功率、负序电流和谐波失真率高等对电能质量的影响，将多维泰勒网（Multi-dimensional Taylor Network, MTN）优化控制应用于与模块化多电平换流器结合的铁路功率调节器（Railway Power Conditioner with Modular Multilevel Converter, MMC-RPC）。相比传统双闭环PI控制器，多维泰勒网控制器的优点在于抗扰动能力更强、鲁棒性更好和谐波失真率更低等。针对参数整定问题，将dq轴电流参考值与实际值之间误差平方的积分作为输出性能指标，并运用粒子群算法对MTN当中的参数进行优化。在MATLAB/Simulink软件中分别搭建了MMC-RPC采用MTN控制器和PI控制器的仿真模型，对电气化铁路中常见的一侧供电臂有机车负载和负载突变2种常见工况进行对比，验证了MTN控制器在MMC-RPC中的可行性和优越性。     

基于自适应LSSVM模型的动车组运行速度控制

针对动车组运行环境多变、运行过程具有不确定和强非线性特性,提出了一种动车组运行过程自适应最小二乘支持向量机LSSVM(Least Squares Support Vector Machine)建模及其速度控制方法。首先基于动车组牵引特性和运行过程数据建立其LSSVM模型,并采用粒子群优化算法确定模型参数;其次,依据模型校正策略,通过动车组运行的新数据采用自适应迭代算法来校正LSSVM模型参数,以改善模型的适应性;最后给出了基于LSSVM模型的动车组速度预测控制方法。基于CRH380AL型动车组运行数据的对比仿真结果验证了本文方法的有效性。