高速动车组牵引变流器研制

牵引变流器是高速动车组的核心部件,牵引变流器的自主研制具有重要而深远的意义。对高速动车组牵引变流器研制成果进行梳理和总结,以牵引变流器设计平台为基础实现变流器的可靠设计。从技术方案、箱体强度研究、热仿真分析、电气性能仿真、关键部件研制、控制单元软件设计、牵引系统综合试验等方面进行平台到设计的详细介绍。自主研制的牵引变流器顺利完成型式试验并已通过正线运营考核,验证了可靠性和可用性,提高了我国设计生产牵引变流器的能力,对推动我国高速铁路发展发挥着重要的作用,同时也突显出其服务价值、经济价值与社会价值。     

高速动车组辅助变流器箱体的热仿真设计方法

基于热传递基本原理的高速动车组辅助变流器箱体热仿真设计流程主要包括建立几何模型、设置仿真初始条件、网格划分及稳态求解计算3个环节.根据辅助变流器的基本技术参数,并结合模拟及混合信号仿真软件Saber对辅助变流器主电路的仿真结果,给出辅助变流器中变压器、电抗器和绝缘栅双极型晶体管等主要发热器件功率损耗的计算公式.以某高速动车组辅助变流器为例,采用计算流体力学软件Flotherm,按照辅助变流器箱体热仿真设计流程,得到额定工况下辅助变流器箱体的温度场和流场分布结果,并制成辅助变流器样机.对比变压器线包和铁芯及功率模块散热片样机实测结果与仿真结果,验证了辅助变流器箱体热仿真设计方法的可行性.     

高速动车组辅助变流器的并联控制

以高速动车组项目为背景,研究和实现了辅助变流器并联系统的控制策略。利用PQ下垂法,通过计算各辅助变流器的输出有功功率和无功功率,对其输出电压和频率进行下垂特性控制,以实现无互联线的辅助变流器并联。从高速动车组辅助变流器并联满功率地面组合试验结果来看,该并联系统运行稳定,动态响应快,均流效果良好。     

基于永磁电机的高速动车组牵引变流器的研制

基于永磁电机牵引系统的特点,从系统、主电路、故障保护、结构、散热等方面对基于永磁电机的高速动车组牵引变流器进行研究和分析。试验及实际装车应用表明,牵引变流器能够满足基于永磁电机的动车组牵引系统应用需求,可供后续永磁同步牵引系统技术在相关领域的应用参考。     

某型高速动车组牵引变流器噪声控制及仿真优化研究

某型高速动车组现场运行时牵引变流器噪声突显,产生刺耳的啸叫声,严重影响乘车人员舒适性。针对这一现象,开展了变流器现场和车间噪声声学测试,了解其声学特性,确定啸叫声来源;在此基础上结合变流器结构及声传播特性,提出了声学控制优化方案,并对优化方案进行了声学仿真计算和试验验证。结果表明,优化方案能明显改善现场变流器噪声水平,提高乘坐舒适性。     

动车组并联辅助变流器组网控制策略研究

辅助变流器是动车组的重要部件,为整车的交流负载供电。其中,牵引系统冷却风机、空调等是十分重要的负载代表,或与动车组的安全性相关,或与乘客舒适度密切相连,因此辅助变流器的供电可靠性十分重要。冗余是保障供电可靠性的有效措施,主流的动车组都采用了并联冗余方案。当辅助变流器采用并联冗余方案时,需先完成各个辅助变流器并联组网,而后才能为负载供电,即组网控制策略,是辅助变流器并联冗余方案可靠工作的前提。文章针对并联组网控制问题,分析了动车组辅助变流器的组网控制方式以及存在的问题,提出了一种新型同步软启动组网控制策略,首先从理论角度详细分析了控制策略的原理,然后分别通过MATLAB仿真和试验验证了控制策略在各种组网工况下的有效性和可靠性。最终说明提出的组网控制策略解决了输出电压幅值软启动过程中的并联组网难题,实现了辅助变流器并联在网络正常工况和紧急牵引工况下均可快速可靠完成组网,相对于一般组网控制逻辑,组网时间可至少缩短50%。     

高速试验动车组用TGA16型IGBT变流器

介绍了高速试验动车组用TGA16型IGBT变流器主要技术参数、主电路原理、总体结构以及冷却系统,简述了变流器的技术特点。试验证明该变流器能满足高速试验动车组的运用需求。     

一种无互联线并联的辅助变流器新启机方法

在高速动车组和城市轨道车辆实际运用中,多台辅助变流器的启机并网是一个关键技术问题,主要涉及到列控系统启机逻辑、启机时序和辅助变流器启机方法。为解决当前工程应用中多台辅助变流器的启机冲突问题,缩短辅助系统启机时间,降低列控系统对辅助变流器启机控制的难度,提出一种辅助变流器新启机方法。通过合理设计启机逻辑和优化控制策略,可以改进传统辅助变流器启机控制方法的不足,最后进行了试验验证,证明该启机方法可行有效。     

CRH3型动车组辅助变流器半实物仿真系统

基于对CRH3型动车组辅助变流器电路结构、控制器K1及其接口的分析,采用的模拟方案有:使用电磁继电器模拟接触器的闭合和关断;使用常闭按钮开关模拟熔断器、主风扇M30和变压器超温保护的反馈触点;采用反相器将IGBT的控制信号取反,以模拟IGBT的反馈信号;设置2个可调电阻用以模拟功率模块进风口和出风口的PT100温度传感器,并通过调节电流实现对主风扇M30的控制。采用Matlab软件的Simulink工具箱建立辅助变流器半实物仿真系统主电路的仿真模型,在Matlab软件的实时开发环境(Real-Time Win-dows Target,RTW)模块中经过模型分析、代码转换、程序生成并运行联编文件等步骤,获取该模型的可执行文件。运行该可执行文件,通过选择外部模式、构造、连接目标机、运行等步骤,再打开控制器K1,实现半实物仿真系统和控制器的协同工作。使用Visual Basic软件开发该仿真模型的人机界面。实践证明,这一方式完全能满足设计需求,同时又具有较高的性价比。该辅助变流器半实物仿真系统已经成为辅助变流器国产化设计的重要工具。     

中频辅助变流器半实物仿真研究

轨道交通车辆使用的中频辅助变流器采用LLC谐振变换器和中频变压器替代传统工频变压器,可提高变流器的开关频率和减小磁性元件的体积与重量。为提高辅助控制单元(ACU)的设计和验证手段,对中频辅助变流器半实物仿真进行研究,建立了中频辅助变流器的电路模型;通过实时仿真系统、信号处理系统、数据采集系统、ACU和上位机搭建了半实物仿真系统;通过半实物仿真结果与实际试验结果的对比验证了该仿真系统的正确性和有效性。     

400km/h多流制高速动车组牵引系统研制

围绕400 km/h高速动车组多制式、轻量化及节能降耗的牵引系统设计需求,阐明了牵引系统的设计原则,论述了牵引辅助变流器、永磁电机等关键部件的技术方向和设计特点,介绍了牵引系统及关键部件试验验证情况。试验结果表明,该牵引系统及关键部件性能良好,满足动车组牵引系统各项指标要求。     

高速动车组辅助供电系统

对各高速动车组的辅助供电系统进行了分析比较,并对新一代高速动车组(CRH3高速动车组)辅助供电系统方案设计中的电压、供电模式、供电设备进行了详细的研究与探讨.     

面向对象的高速动车组牵引制动仿真系统设计

以中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所开发的《高速动车组仿真系统》软件为例,介绍动车组仿真软件的功能模块及软件框架设计方法。用模块化方法将动车组仿真软件的功能进行划分,以便提供良好的用户界面,丰富的配置参数,以及基本的数据记录和分析功能。然后,用面向对象的方法,设计动车组仿真软件的主要结构,实现灵活的软件架构,并通过对象的继承性为以后的仿真系统开发提供了丰富的扩展性。基于仿真计算的数据,统计出的动车组车站间运行数据,与实际运行情况相比有良好的一致性,表明该仿真系统可以为我国高速动车组的实验和运营分析提供有效的参考。     

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。     

高速动车组牵引变流器关键数据记录及解析

为保障高速动车组安全运行和满足牵引变流器研发及维护的需要,设计开发了高速动车组牵引变流器关键数据记录及解析系统。本系统以标准CPCI-6U结构数据采集板卡为基础,实现了对模拟信号、高低速数字信号的采集、记录工作,并能通过以太网接口与上位机进行数据传输,完成数据解析。该系统已在多款动车组牵引变流器中得到应用,在实际故障分析中提供了准确的现场数据,为牵引变流器的研发、调试及维护提供了依据。     

基于高温环境的内燃动车组牵引变流器研制

基于高温环境特点,对某型号内燃动车组的牵引变流器进行研究设计,详细介绍牵引变流器的主电路、主要技术参数和冷却系统,并通过试验验证该型号内燃动车组牵引变流器设计的合理性和可靠性,能够满足高温环境应用要求。     

城际动车组主辅一体变流器的开发

从城际动车组对变流器的相关要求出发设计主辅一体变流器,详细介绍了CRH6F型城际动车组主辅一体变流器的基本原理、主要技术特点及关键技术。系统组合试验及装车考核试验表明,该变流器完全能够满足CRH6F型城际动车组的实际运用需求。     

高速动车组自动运行仿真研究

文章以京津高速动车组为实例,开展高速列车自动运行的仿真研究。基于高速动车组的自动运行控制模式,建立高速动车组自动运行的ATP数学模型。对京津客运专线高速动车组运行的启动、限速运行和到站停车进行多方案的仿真计算研究。计算结果与实际运行情况有良好的一致性,表明高速动车组自动运行仿真程序可以为我国高速铁路工程建设提供有效工具。     

CRH2型300 km/h动车组国产辅助变流器的设计

介绍了自行研制的CRH2型300km/h动车组用辅助变流器的总体结构、主电路及技术特点。该辅助变流器已安装在时速300km动车组上,运行情况良好。     

高速动车组永磁同步牵引系统的研制

为实现高速动车组的高效节能,以CRH380A为技术平台研发了高速动车组永磁同步牵引系统。主要介绍牵引传动系统的整车总体技术指标,牵引特性曲线设计,牵引传动系统主电路组成,永磁同步电机主要技术参数、冷却方式、热管理技术,主电路图拓扑结构,主变流器主要技术参数,永磁同步电机控制策略。试验及实际装车应用表明,永磁同步牵引系统、主变流器、永磁同步电机及其控制策略等核心技术可靠,该永磁同步牵引系统的电机额定效率达到98%以上,显著降低了高速动车组的牵引能耗。