城轨车辆用牵引变流器的研究与开发

论文摘要

随着城市规模的迅速发展和城市人口的不断增多,人们所面临的交通问题也越来越严重。城市轨道交通系统由于具有大客流、高效、少污染等优点逐渐成为城市公共交通体系的一个重要组成部分。牵引变流器作为城市轨道交通装备的核心部件,研究并试制拥有完全自主知识产权的城市轨道交通车辆用牵引变流器,对加速城市轨道交通体系建立,尽快解决城市交通问题,提升民族工业都将起到十分重要的作用。首先,本论文通过与其他牵引变流器相比较,分析了地铁牵引变流器的主要特点、常用的几种主电路以及工作原理,并且对地铁牵引变流器的几种总体布局和对外布线进行了设计分析其次,本文对IGBT变流器模块进行了介绍,并对IGBT、电力电子电容器、电流和电压传感器以及功率电阻提供了一种选型的方法,为牵引变流器的设计和选型提供参考。最后,本文对牵引变流器的功率器件——IGBT进行功率损耗估算和结温核算,分析对比地铁牵引变流器常用的几种冷却方式,并对热管散热器进行设计、仿真和试验。同时,总结牵引变流器设计以及试验中遇到的问题并进行分析和解决。通过研究性试验和仿真相结合的方式,设计出具有推广意义的简统化的地铁牵引变流器,并为今后其它变流器的设计与开发提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 城市轨道交通的概述
• 1.2 国内外城市轨道交通及车辆发展概况
• 1.2.1 国外城市轨道交通及车辆发展概况
• 1.2.2 国内城市轨道交通及车辆发展概况
• 1.3 本文的研究意义和主要研究内容
• 第2章 地铁牵引变流器的总体分析
• 2.1 地铁牵引变流器的特点
• 2.2 地铁牵引变流器主电路分析
• 2.3 地铁牵引变流器工作原理简述
• 2.4 变流器总体布局
• 2.5 变流器对外接线
• 2.6 本章小结
• 第3章 IGBT变流器模块介绍与其他关键元器件的选型
• 3.1 IGBT变流器模块介绍
• 3.1.1 IGBT元件的选型
• 3.1.2 脉冲分配板介绍
• 3.1.3 电力电子电容器的选型
• 3.1.4 低感母排的应用
• 3.2 其他关键元器件的选型
• 3.2.1 电流和电压传感器的选型
• 3.2.2 功率电阻的选型
• 3.3 本章小结
• 第4章 冷却系统的设计与仿真
• 4.1 地铁牵引变流器功率器件分析
• 4.1.1 IGBT元件功率损耗的估算
• 4.1.2 IGBT元件结温核算
• 4.2 地铁牵引变流器常用冷却方式
• 4.2.1 空气冷却技术
• 4.2.2 热管走行风冷
• 4.2.3 与其它冷却方式的比较
• 4.3 热管散热器的设计
• 4.3.1 重力式热管的设计
• 4.3.2 冷却基板和散热翘片的设计
• 4.4 热管散热器仿真与试验
• 4.5 本章小结
• 第5章 设计和试验中遇到的问题及改进方案
• 5.1 设计和试验中遇到的问题
• 5.2 改进方案
• 5.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果