动车组直流变换器的可靠性提升优化方法

对在线运行动车组的DC24 V/DC110 V直流变换器故障频率较高的问题进行了研究。为了有效降低直流变换器的故障率,提高在线运行动车组的准点率,首先,对直流变换器的工作原理进行了分析,对典型故障的直流变换器进行试验台测试,确定故障部位,分析故障原因;然后,对直流变换器在两种不同工况下的使用寿命进行对比分析;最后,通过对比发现工况优化后的直流变换器使用寿命及可靠性优势明显。     

10kVA虚拟同步电机双向直流变换器的设计

虚拟同步电机由逆变器、直流变换器和系统电源3个部分构成,与电网并联后既可以向网侧发送能量也可以从网侧吸收能量,所以直流变换器的设计要求是允许能量的双向流动。提出了采用2个IGBT串联,在低压侧引出中线串入升压电感的方案。试验表明该方案能实现直流变换器的升压和降压的主动切换控制,实现能量的双向流动和稳定中间直流电压。该设计的控制方法简单,稳压精度高,能满足10 k VA新型虚拟同步电机稳压储能部分的设计要求。     

高速磁浮车载电网DC/DC变换器研究

上海高速磁浮24 V车载电网DC/DC变换器采用MRC拓扑结构和下垂均流法,参数设计复杂、效率低,电压调整率低且均流误差大。本文基于最大电流均流法设计一种分布式LLC谐振变换器以改进车载电网,分析了LLC变换器及并联均流控制器的原理特性,并研制样机进行实验验证,实验结果证明了该车载电网直流变换器的优越性。     

轨道车辆三电平中点自平衡电路拓扑研究

在有轨电车超级电容供电系统中,作为充电装置的三电平直流变换器中储能电容存在有均压以及中点平衡问题,中点不平衡将导致装置的工作异常,严重的将引起直流变换器的损坏。对此,传统方法一般是通过电路拓扑结构及控制策略调节电力电子器件开关管占空比来解决。通过分析传统充电装置中三电平中点电位不平衡的原因,针对超级电容型轨道车辆充电系统中三电平直流变换器中点偏移问题,提出一种新的三电平直流变换电路拓扑,通过斜对称电容构建三电平充电电路,不仅具有传统三电平直流变换拓扑降低开关管应力、改善系统的动态性能的优点,还可以在不依靠控制算法的基础上实现一定的三电平直流变换器均压电容中点电位的自平衡校正能力。针对该电路拓扑,详细阐述优化拓扑电路的工作原理和其中点自平衡特点,同时给出电路中相关开关器件及滤波电感及均压支撑电容计算过程。通过Matlab/Simulink仿真软件分析及搭建实物平台,验证优化拓扑结构不仅兼具传统三电平直流变换器拓扑降低开关管应力,改善系统动态性能的优点,更有充电速率快,安全性能高的特点,还能不依靠控制算法实现中点电位自平衡。     

氢能与弓网并联供电系统的无缝切换控制方法

氢动力机车的氢能系统在并/离网切换时存在暂态过程,影响切换效果。文章提出了一种氢能与弓网并联供电系统的无缝切换控制方法。该方法将氢能供电侧Boost变换器并网状态与离网状态下的受控功率目标相联系,制定了Boost变换器统一功率指令配置策略,可实现Boost变换器受控功率目标对氢能与弓网供电系统并/离网状态的自适应调节,进而保证了并联系统的直流母线电压的稳定。该方法无需检测弓网侧AC/DC变换器状态,实现了氢能供电侧Boost变换器在并/离网控制状态下的平滑切换。通过分析下垂系数、直流母线电压和最小受控功率目标的关系,给出了氢能供电侧Boost变换器的最佳下垂系数设计方法。最后进行了RTLAB硬件在环试验,验证了所提方法在不同负载工况下稳定直流母线电压和实现氢能系统并/离网状态的平滑切换的有效性。     

铁路空调客车8kW充电机的研制

依据《旅客列车DC600V供电系统技术条件》,设计开发新型25T和25G空调客车8kW充电机。8kW充电机主电路由输入电路、全桥DC/DC直流变换器和输出电路组成,采用移相ZVZCS-PWM软开关控制技术和IGBT作为功率开关管。为了提高变换器的效率,选用非晶材料高频变压器实现电气隔离,用隔直电容减小隔离变压器原边电流的变化,采用快恢复二极管组成全波整流电路。试验和装车运行的结果表明:8kW充电机的结构参数选择合理有效,DC/DC直流变换器可在很宽的负载变化范围内实现开关器件的软开关,工作效率高,性能完全达到设计要求。     

基于模糊PI控制的电动汽车双向DC/DC变换器

电动汽车直流动力源的特殊性和对驱动性能的高品质要求决定车用DC/DC变换器要有稳定的电压、电流输出。针对DC/DC变换器在车辆行驶状态切换过程中呈现的严重非线性问题,提出了电流环沿用传统PI控制,电压环采用模糊PI控制的双闭环斩波控制方案;在分析双向DC/DC变换器工作原理的基础上,根据变换器自身的变结构特性,设计了模糊PI控制器。仿真结果表明,本控制方案可有效提高变换器的鲁棒性,减小输出电压波动。     

客车充电电源ZVZCS变换器的数字移相控制研究

通过对全桥直流变换器的几种软开关拓扑结构进行对比分析,研究适合铁路客车DC110V充电电源的变换器主电路拓扑结构及其数字控制方式。针对传统移相控制芯片电路复杂、可控性较差的问题,设计出基于零电压零电流开关(ZVZCS)变换器的数字移相控制电路设计方案,给出闭环控制的原理,并对调节器进行离散的抑制饱和设计。采用模拟及混合信号仿真软件Saber对设计方案进行仿真,然后将按照设计方案研制的数字信号处理器控制板安装在客车DC110V充电电源样机上进行试验,结果验证了设计方案的有效性和可行性,也可在高速动车组上推广运用。     

基于三重化DC／DC变换器的光伏直流微网控制研究

以带有蓄电池单元的独立光伏发电直流微网为研究对象,采用一种三重化DC／DC模块作为接口变换器,提出电压外环、电流内环的双闭环来控制接口变换器。仿真与实验结果表明,三重化DC／DC模块能有效地减小电流纹渡和电流谐波,实现光伏阵列最大功率点的跟踪以及蓄电池单元能量双向流动,稳定了直流母线电压。     

矩阵变换器技术及其应用研究

阐述了多年来对矩阵变换器技术及其应用进行研究的认识和体会,总结了在矩阵变换器调制技术、矩阵变换器系统优化设计、矩阵变换器系统建模和控制设计等方面的研究成果,10kW双级矩阵变换器系统反复试验和测试的结果表明,双级矩阵变换器的工业应用指日可待。     

混合式直流断路器关键参数影响因素研究及样机研制

混合式直流断路器作为直流系统的核心保护装备，其关键参数是制约产品设计和应用的首要前提，而关键参数的影响因素研究对于系统和设备之间的匹配设计及适应性运行具有重要意义。文章首先提取了混合式直流断路器开断电流、开断过电压及能量吸收等核心关键参数，并分别从系统运行和装置设计层面对影响关键参数设计的主要因素进行了分析；然后搭建了混合式直流断路器及牵引供电系统等效模型，并对各个影响因素进行了仿真验证；最后，根据关键参数设计要求，成功研制了轨道交通地铁车辆工程应用的1.8 kV/1 k A混合式直流断路器样机，并开展了大量试验验证。结果表明，综合考虑各影响因素的多参数优化断路器样机可满足直流应用系统对快速开断能力的要求，且相较于既有机械式直流断路器具有明显优势。     

IGBT技术在机车车辆设计中的应用

本文叙述了IGBT技术的优点,以及它给铁路部门带来的进步.特别指出了它在设计多电流制机车(20 kV,50 Hz;15 kV,162/3Hz;1.5 kV直流和3 kV直流)中所具备的优势.文章还讲到了IGBT给AlstomONIX 3000驱动系统带来的变化.该系统旨在用于3 kV直流电网.同时,还提及了辅助变流器取得的进步.最后,文章报导了有关降低电力变换器采购和运行费用以及提高其效率的开发现状.     

国产地铁辅助供电系统及蓄电池的选择

1 辅助供电系统的主要功能 国产地铁辅助供电系统的主要功能为:将1 500 V的直流电源经辅助逆变器(DC/AC)逆变为三相交流380 V,提供给空调、空压机等三相负载和照明系统用电;经直-直变换器(DC/DC)变换为直流110 V电源,供蓄电池充电及控制系统等负载用电.辅助系统供电能自动完成启动、关闭及故障切换功能,在列车网络正常工作时,能及时报告辅助系统的运行状况.     

一种宽供电范围开关电源变换器设计

为了满足宽供电范围需求,开发设计了一种电感耦合式Step-down CUK变换器开关电源,对该变换器的输入输出电流进行了稳态分析,表明变换器具有的电流连续特性,有利于提升变换器的功率密度;提出了一种变频控制策略及其实现方法,解决了变换器的稳定性问题。试验验证及批量装车考核表明该设计具有实用性。     

轨道车辆三电平储能充电多模控制策略研究

针对轨道车辆储能系统充电时间偏长的问题,提出一种三电平直流变换器多模控制策略.对三电平直流变换器的电路拓扑结构进行分析,总结控制策略的基本要求;提出恒流恒功率恒压多模控制策略,对控制策略状态切换点的选择时机进行系统分析,并对算法稳定性与充电时长进行理论推导;通过仿真实验对比所提策略与恒流恒压、恒功率恒压充电控制策略的充电效果,并进行实物实验验证.研究结果表明:该控制策略在保证储能系统稳定性和安全性的基础上集成了恒流、恒功率、恒压单一充电控制策略性能优势,实现了控制策略平稳切换及电压电流全过程控制,缩短13％充电时长,为储能系统控制策略的选择及实现提供了借鉴.     

直流大电流在线校准标准器的研制

介绍了直流大电流在线校准标准器的用途、主要技术性能、结构、设计原理及特点。     

超级电容在地铁制动能量回收中的应用研究

针对机车启动、制动对直流母线电压的影响,提出一种基于超级电容的储能装置,该装置通过双向DC-DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动过程的暂态能量,分析了超级电容储能系统充放电控制策略,搭建了一个750V直流电气化铁路仿真平台,仿真结果验证了超级电容储能系统能够维持直流母线电压稳定,有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和避免再生制动能量的浪费。     

LLC谐振技术在动车组单相逆变器中的应用研究

在传统的电力动车组车载隔离型单相逆变器中,为逆变电路提供直流输入的隔离型升压DC/DC变换器采用的是脉冲宽度调制(P WM)的移相全桥变换器,存在开关损耗大、转换效率低的缺点.针对上述问题,提出了在车载单相逆变器DC/DC升压电源中采用全桥LLC谐振软开关技术的方法.首先,对全桥LLC变换器进行建模,分析其工作原理和参...     

铁路车站直流电网的设计和控制

介绍了铁路车站中集成直流电网的设计和控制,主要是将混合动力系统中回收和储存的列车制动能量应用于无轨系统中。研究了在直流微电网中的电源管理及电压控制和系统动态性能的提高。     

发电用燃料电池特性及其电力电子调节系统的专用解决方案

燃料电池(FC)通常输出直流低压.受工作条件影响,其输出电压不稳定,且动态响应明显慢于瞬变负载的要求,因此在许多应用中,燃料电池发电机必须与负载以及其它可能的能源/电源相连接.基于这些原因,燃料电池堆输出功率、蓄电池/超级电容器的输入/输出功率必须经过电力电子变换器进行调节.阐述了与燃料电池功率输出调节有关的主要问题,尤其考虑了在2种最重要的应用场合(微分布式发电或联产发电和运输系统)下,与其相连的.电力电子变流器的特定要求.主要讨论了燃料电池功率调节专用的DC/DC变换器的基本电路结构,着重考虑PEMFC技术.