牵引电力电子变压器系统关键技术研究

随着半导体及磁性材料技术的发展，电力电子变压器近年来成为研究热点，相较于传统工频变压器，它具有功率密度高、效率高、高压侧电能全控、保护更加迅速等优点，是“双碳”背景下电能变换的重要技术发展方向。在牵引领域，国外较早开展牵引电力电子变压器的研究，但主要针对15 kV/16.7 Hz牵引网制式。在国内牵引网制式为25 kV/50 Hz的条件下，电力电子变压器的应用面临紧凑空间要求与更高工作电压的矛盾，导致高压主电路拓扑选型、绝缘系统小型化、冷却系统绝缘安全等一系列难题。目前世界上暂无25 kV/50 Hz牵引电力电子变压器研制情况的报道。文章针对适用于我国牵引网制式的牵引电力电子变压器系统，开展了主电路拓扑及控制、高压绝缘设计、冷却设计等关键技术的研究，分析并采用了基于3 300 V硅基半导体器件的中性点箝位(Neutral point clamped, NPC)三电平高压高频DC-DC隔离型主电路及双边同步调制策略，实现牵引制动能量迅速切换；提出基于复合材料的绝缘系统设计方法，实现了主回路对地的高绝缘耐压；提出泵驱相变蒸发冷却关键技术，实现了变压器和变流器一体化冷却，并完成了电力电子变压...