基于SiC MOSFET的牵引逆变器在轨道交通中的应用研究

阐述了SiC器件和Si器件的开关特性和能耗对比;根据轨道交通牵引工况计算比较了SiC器件和Si器件的功率损耗;针对高开关频率应用,进行了包括温升、噪声、损耗、效率等一系列试验验证。试验结果表明,采用SiC MOSFET的牵引逆变器可以有效降低电机的谐波损耗,实现牵引系统节能降耗,并降低中低速段的电机噪声。     

基于大功率全SiC器件的变换器研究

为了适应变流器产品高频化、高功率密度的发展趋势,研究了大功率全SiC MOSFET器件在变换器中的应用,讨论了全SiC MOSFET器件在应用中的杂散参数问题和桥臂串扰问题。通过双脉冲试验,重点研究了驱动电阻和吸收装置对大功率全SiC MOSFET器件关断尖峰电压的影响。结合实际产品研究了基于大功率SiCMOSFET器件在轨道交通Boost变换器中的应用。试验表明,相对于硅基IGBT器件,采用SiCMOSFET器件能给变换器带来轻量化、工作频率、效率的全方位提升。     

大功率半导体技术现状及其进展

介绍了现代硅基大功率半导体器件的历史演变和新型器件结构的研究进展,以及宽禁带半导体材料和器件的现状;阐述了国内大功率半导体器件在轨道交通、直流输电和新能源汽车等领域的研发进展和应用现状;最后讨论了大功率半导体技术面临的技术挑战和发展趋势。     

SiC功率器件在电力牵引系统的应用研究

介绍电力机车传动系统的构成,对开关器件功率损耗进行简要分析,通过与传统硅基功率器件在机车变流器应用的对比分析,说明碳化硅(SiC)功率器件在轨道交通领域的应用优势。     

4H-SiC MOSFET静态温度特性的仿真分析

SiC材料具有较大的禁带宽度、高临界电场、高载流子饱和漂移速度和高热导率等优良特性,能广泛应用在高温、高压、大功率等领域。为探究温度对4H-SiC MOSFET静态特性的影响规律,以指导高温高压环境下4H-SiC MOSFET的设计与制造,文章基于Silvaco平台对高压4H-SiC MOSFET器件进行了仿真建模,获得了其不同温度下的击穿电压、转移特性和输出特性,探究了温度对其击穿电压、阈值电压、饱和漏电流、导通电阻的影响规律。文章最终得到了300 K时击穿电压为4450 V的SiC MOSFET器件元胞结构模型,验证了其静态特性及参数受温度影响较明显,该影响规律符合SiC MOSFET的静态特性理论。     

轨道交通列车碳化硅充电机器件损耗计算方法

第三代宽禁带半导体——碳化硅器件的广泛应用,使轨道交通列车充电机系统中器件的损耗计算逐渐成为列车电源系统设计中的一项关键技术.提出了一种碳化硅器件的损耗计算模型.基于PLECS软件进行了碳化硅器件的损耗仿真对比,验证了该损耗计算模型的合理性.对所研制的碳化硅充电机进行了功能验证,验证了碳化硅器件损耗计算模型在实际应用中的正确性.     

1700 V/1600 A SiC混合IGBT应用研究

SiC功率器件具有高频、高效率、耐高温、抗辐射等优势,介绍了目前SiC功率器件应用情况,阐述了SiC-JBS以及SiC混合IGBT的特性,分析了应用于1 700 V混合IGBT的驱动技术,完成了SiC混合IGBT模块功率试验研究。     

轨道交通用IGBT器件寿命预测技术综述

随着中国轨道交通车辆陆续进入高级修阶段,IGBT器件寿命预测技术成为行业关注的热点,科学的寿命评估方法是实现IGBT变流器全生命周期管理的基础。文章针对轨道交通的应用,介绍了IGBT器件失效机理、寿命预测模型及计算流程;通过概述国内外相关研究现状,归纳了目前IGBT器件寿命预测面临的难题,分析了通过采用智能化驱动、大数据分析及人工智能、状态检测等技术来提高IGBT器件寿命预测的准确性。     

轨道交通用功率半导体器件应用技术的研究

大功率变流技术发展的核心在于功率半导体技术,传统硅基功率半导体器件不断迭代优化以及新型宽禁带材料半导体器件逐渐成熟,持续为轨道交通产业的发展贡献"源动力"。文章围绕功率半导体芯片技术,系统性地分析了模块封装、组件集成、冷却散热和电磁兼容等变流应用技术的最新发展成果。功率半导体器件应用技术研究的不断深入是促进轨道交通牵引装备朝着更大功率密度、更高能量转换效率和更高可靠性等方向发展的关键。     

轨道交通大数据运用现状及发展趋势研究

为了确保大数据在轨道交通领域规范运用、良性发展,在总结大数据基本概念的基础上,系统梳理轨道交通行业内大数据的基本特点、数据类型、主要内容、处理流程及关键技术,并选择其中的某个典型专业,总结轨道交通大数据在统计分析、应急辅助决策、乘客出行诱导、客流预测和调度管理等方面的运用现状。最后,阐述大数据在轨道交通应用方面的挑战,从轨道交通数据系统内部和外部两个方面提出轨道交通大数据应用的发展趋势。     

高速铁路基础设施综合检测监测技术探讨

从高速铁路基础设施检测监测及数据分析应用等方面探讨中国高速铁路基础设施综合检测监测技术发展方向。面向高铁工务、电务、供电综合维修生产一体化需求,按照"资源集中、统一管理、综合应用"原则,融合发展综合巡检和搭载式检测设备、统型固定监测装置和小型专业检测仪器,构建铁路基础设施综合一体化检测监测体系;与此同时,加强铁路基础设施运维管理信息系统建设,利用数据处理、融合分析和数据挖掘技术,提前发现设备存在的安全隐患,分析掌握基础设施状态演变规律和预测其变化趋势,并依据设备技术状态进行预防式维修养护。最后,针对我国现有检测监测体系,从综合检测技术、综合维修管理技术和检测数据分析应用方面提出创新意见。     

城轨回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真研究

当前,城轨供电回流过程中杂散电流与钢轨电位问题突出,排流装置与钢轨电位限制装置(OVPD)作为杂散电流与钢轨电位的治理设备被广泛采用,但系统运营过程中动态排流与钢轨电位控制仿真方法及分布规律尚缺乏研究。通过建立回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真模型,分析多区间多列车动态运行过程中全线钢轨电位与杂散电流动态分布规律。研究结果表明,单点钢轨电位控制过程中会引起其他位置OVPD连锁动作,还会大大抬高全线杂散电流水平;杂散电流动态排流过程中,全线钢轨电位与杂散电流水平均会出现一定程度的抬升,因此当前钢轨电位控制与杂散电流排流方法应进一步结合系统多点耦合干扰特性进行改善。     

城轨地铁车辆辅助电源系统研究与发展

介绍了城轨地铁车辆辅助电源系统的总体要求,综合分析比较了电源系统的实现方案和电路形式,阐述了系统形式的选择要点,介绍了自主辅助电源系统的设计和应用情况及技术发展.     

直线电机轨道交通系统的地面电阻制动仿真

通过对列车进行的牵引计算、对地面电阻制动的功率确定和地面电阻制动斩波器的设置计算机仿真分析,介绍直线电机驱动城市轨道交通列车起制动频繁,为了减少车载设备,降低列车重量,减少直线电机功率要求,以及地铁隧道内的温升,所以采用地面电阻制动。     

城市轨道交通供电系统 低碳节能技术发展综述

在“双碳”战略背景下,对城市轨道交通供电系统的低碳节能技术发展方向进行综合论述,给出未来城 市轨道交通供电系统低碳节能技术发展方向的合理建议。首先对目前清洁能源和再生能量利用技术在轨道交通中 的应用情况进行总结,根据已投运线路实测数据,分析光伏发电和再生制动能量利用对节能降碳的作用;针对不 同牵引制式的特点,分别提出基于电力电子技术的新一代城市轨道交通绿色柔性供电系统架构,一方面充分消纳清 洁能源,另一方面通过双向变流器、同相供电等技术提高能量利用率,改善供电质量,最终达到节能降碳的目的。     

城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势

以轻量化为主线,从供电模式、变流器拓扑结构、新器件应用三个方面,综述了城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势。随着技术的进步,辅助逆变电源朝着轻量化的方向不断改进:采用并联供电方式替代扩展供电和交叉供电,降低整车电源总容量;采用中频化技术,取消工频隔离变压器,降低体积质量;采用碳化硅(Si C)器件替代Si基IGBT(绝缘栅双极晶体管),减小电感、电容、冷却系统的体积质量。以并联供电、中频化技术、新器件应用为代表的轻量化技术是城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势。     

考虑管状导体模型和轨中电流的钢轨电位计算

在直流牵引供电系统中普遍存在钢轨电位过高的问题,而现有钢轨电位计算仅考虑钢轨直流电阻模型,但是轨中电流包含大量1～50Hz和部分6倍频成份.将钢轨等效为管状导体模型,通过实测典型频率下的钢轨内阻抗,拟合确定P60钢轨等效管状导体参数;建立钢轨-地分布式参数模型,提出在多个牵引变电所、多车的复杂工况下考虑钢轨等效管状导体...     

牵引-焊接双工况变流器的研制

提出了一种焊轨车用的牵引．焊接双工况变流器，该变流器用一套主电路和控制单元来满足焊轨车的牵引与焊接两种工况需求，可为焊轨车提供走行动力与焊接作业电源，解决了焊接工况下柴油发电机组三相负载不平衡与容量浪费的问题。详细介绍了该变流器的工作原理、主要技术参数、研究与开发过程。     

中大功率变流技术的发展

回顾了与中大功率变流技术密切相关的各类功率半导体器件发展历程，详细介绍了当前广泛应用的IGBT，IGCT，IEGT，MTO，碳化硅功率器件及其应用特点。概述了大功率变流技术的基本电路拓扑，介绍了三电平电压源变流器、级联H桥多电平变流器以及矩阵变换器等常用拓扑。并从工业调速系统、铁路牵引系统以及公路牵引系统等实际应用出发，介绍了大功率变流器的最新应用实例，包括混合动力和纯电动汽车的驱动装置等。提出了在大功率变流领域一些有望在未来10年得到提高的关键性技术和需要特别加以关注的发展趋势。