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电力牵引传动系统仿真研究

刘家鑫

  当前我国大力发展和谐型大功率交流传动电力机车。在这个背景下,本文首先介绍国内外电力机车的发展以及交流传动相比于直流传动的优点。其次,文章以HXD3型机车的牵引电传动系统为基础,阐述电力牵引传动系统各个部分的技术特点和电路原理。最后重点对四象限整流电路、逆变和牵引电机电路进行仿真分析。 四象限整流器应用于电力牵引传动系统的主变流器中,控制方法采用的是PWM脉宽调制技术,可以实现功率因数接近于1的控制目标。本文分析四象限整流电路的结构和原理,设计控制策略,以HXD3型机车的原型选择主电路参数,在Matlab/Simulink中建立四象限整流电路的仿真模型,并建立6组整流电路载波移相的仿真模型,分别模拟整流运行。仿真结果是四象限整流电路的输出电压达到设定值,网侧电压电流相位致,功率因数接近于1;6组整流电路交流侧电流波形接近于正弦,谐波较小,对电网影响较低。由此可见四象限整流器具有很高的功率因数,对铁路供电网的污染较小,是优异的电力电子整流器件。 逆变和牵引电机电路的主电路采用三相桥式逆变电路,牵引电机控制采用转差型矢量控制,属于间接矢量控制,转差的计算来自于电机参数。HXD3型机车的牵引电机参数未知,故采用一般异步电动机的模型对矢量控制进行仿真。在Matlab/Simulink (?)中建立逆变和牵引电机电路的仿真模型,模拟电动机起动运行。逆变和牵引电机电路的仿真结果是异步电动机在起动过程中迅速达到设定的目标转速,在起动过程中保持恒转矩加速;转差型矢量控制系统虽然结构简单,但具备转矩快速可调的特性,提高了机车的起动性能和防空转能力,拥有很好的控制性能。 和谐型大功率交流传动电力机车的牵引传动系统,在其设计过程中,应首先通过仿真分析对系统的结构、性能、参数以及可能出现的故障等做详细试验,尽量接近实际情况对系统性能做出评估,这样可以缩短系统研发的周期,以及最大限度的模拟实际运行中遇到的状况。仿真分析对于电力牵引传动系统的设计开发具有重要意义。……   
[关键词]:电力传动;四象限整流电路;异步电动机矢量控制;仿真
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连交通大学2012年
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