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HXD3型电力机车交流传动系统仿真分析

来源:爱游戏app官方下载  作者:爱游戏app下载  日期:2022-08-13 03:11:20  点击:3

  直流牵引电机在调速时由于换向器的存在,从而限制了其功率和容量,难以满足电力机车高速及重载的要求。交流牵引电机没有换向器和带绝缘的绕组,因而结构简单,运

  行可靠,单机功率大,容量可达1 600 kW。机车的传动系统有直流传动升级为交流传动,符合铁路提速的要求和重载牵引的需要,也是机车电传动的主要发展形式。

  HXD3型电力机车采用恒牵引力与准恒速特性控制。短暂的恒牵引力控制可以获得很大的启动牵引力。准恒速控制将使机车牵引力按照恒速关系(线性关系)下降。当机车速度达到持续速度时,进入恒功率控制阶段,恒功率区位于机车运行的高速度段,可以充分发挥机车在高速段的牵引能力。

  牵引变流器是机车交流传动系统的核心,为交流牵引电机提供VVVF三相交流电源。在交-直-交传动系统中,牵引变流器主要由四象限脉冲整流器(40C)、直流中间环节(DCLink)和逆变器(PWM)组成。典型的两电平牵引变流器电路如图1所示。

  电源侧变流器采用四象限脉冲整流器,构成交-直变换部分,通过PWM斩波控制方式,有利于提高机车功率因数,降低谐波干扰。

  中间直流环节为支撑电容和二次滤波环节。电压型变流器转矩脉动小,对电网的反作用力小,适合于大功率的干线机车。因此干线交流传动电力机车普遍采用这种系统。

  HXD3型机车四象限整流器仿线所示,仿线个模块。模块一是电压外环控制器,为恒电压控制器,一般采用PI控制器。模块二是瞬态电流内环控制器,使系统动态响应好,对参数变化能很快做出调整。PWM模块是PWM信号发生器,由三角波和调制波进行比较产生。

  SVPWM逆变器数学模型采用开环控制,如图3所示。三相逆变器输入额定直流电压Udc=2 800V,SVPWM开关周期Ts=0.000 2 s,输入三相正弦电压Ua、Ub、Uc幅值为100 V。

  本文重点介绍了HXD3型电力机车的交流传动系统,即牵引变流器部分。通过对四象限整流器及逆变器进行的仿线型机车实际运行状态下的参数对比,得出了两电平牵引变流器输出线电压的谐波主要分布在整倍数的载波频率附近,同时验证了四象限整流器除2倍工频仅含奇次谐波,而逆变器中仅含有高次谐波,同时得出通过提高载波频率可以更加容易的滤除该部分的谐波。