CRH2三电平牵引整流器的控制研究

论文摘要

随着国民经济的不断发展,人们对于铁路运输的要求也越来越高,高速铁路也在这样一个大环境下开始飞速的发展。中国通过引进和吸收国外的先进技术,制造出了和谐号系列的高速动车组。本文以CRH2型动车组牵引整流器为研究对象,对其三电平四象限PWM整流器的控制展开研究。本文首先对CRH2型动车组整体情况做了简单介绍,并分析了其主要的技术特点以及为适应中国国情所做的调整,重点分析了动车组牵引变流器的组成结构和基本工作原理。然后以CRH2三电平PWM整流器为研究对象,详细分析了其结构和工作原理。根据指标要求,对系统主电路的参数进行了推导和计算,给出了交流侧电感、支撑电容的取值范围以及开关器件的性能参数,分析了不同参数对于整个系统的影响并在计算机仿真中得到验证。最后详细分析了PWM整流器的控制策略,重点分析了采用固定开关频率的瞬时电流控制法,并在Matlab/simulink的仿真环境下详细考察了牵引整流器在各种工况下的运行响应以及稳定性,验证了该控制方法良好的动态性能以及鲁棒性,为进一步的实验和研究打下了基础。同时对预测电流控制法进行了仿真,并将其与瞬时电流控制法进行了对比分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 CRH2型动车组概述
• 1.3 CRH2型动车组牵引传动技术
• 1.3.1 牵引传动系统的组成
• 1.3.2 牵引传动系统能量变换及传递
• 1.3.3 牵引传动系统的布置及特点
• 第2章 CRH2牵引整流器结构和原理
• 2.1 CRH2整流器的结构
• 2.2 CRH2牵引整流器工作原理
• 2.2.1 PWM整流器工作原理
• 2.2.2 三电平PWM整流器工作模式分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 CRH2整流器控制策略的研究
• 3.1 PWM调制方法分析
• 3.1.1 PWM调制的原理
• 3.1.2 三电平脉冲整流器的SPWM调制方法
• 3.2 整流器控制策略分析
• 3.2.1 滞环电流控制
• 3.2.2 固定开关频率的电流控制
• 3.2.3 瞬态电流控制
• 3.2.4 预测电流控制
• 3.3 中点电位平衡的分析
• 3.3.1 判断整流器功率流向法
• 3.3.2 电流瞬时值检测法
• 3.4 本章小结
• 第4章 CRH2整流器主电路参数计算及分析
• 4.1 开关器件的选择
• 4.2 交流侧电感计算
• 4.2.1 满足有功功率的电感设计
• 4.2.2 满足瞬态电流跟踪指标时的电感设计
• 4.2.3 交流侧电感参数变化对系统的影响
• 4.3 中间直流电路支撑电容计算
• 4.3.1 满足电压跟随性能的电容设计
• 4.3.2 满足抑制二次谐波的电容设计
• 4.3.3 直流侧电容参数变化对系统的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 CRH2三电平PWM整流器的MATLAB仿真
• 5.1 主电路结构及参数
• 5.2 仿真结果及分析
• 5.2.1 仿真系统的组成
• 5.2.2 额定负载下的稳态分析
• 5.2.3 负载变动对系统影响的仿真
• 5.2.4 系统在逆变状态下的仿真
• 5.2.5 电网扰动对于系统影响的仿真
• 5.2.6 中点电位平衡的仿真
• 5.3 预测电流控制方法的仿真
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献