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高速列车四象限变流器低频振荡现象研究
| 论文题名： | 高速列车四象限变流器低频振荡现象研究 |
| 关键词： | 高速列车;单相四象限变流器;低频振荡;抑制方法;小信号模型;主动阻尼补偿 |
| 摘要： | 在高速列车中，单相四象限变流器具有能量双向流动、功率因数高、电流谐波低等优点，但随着我国高速铁路的飞速发展以及大量新型交直交传动的大功率机车和动车组的投入，也陆续出现了由车网耦合参数不当造成的高频谐振或低频振荡等新问题。其中，高速列车和机车的四象限变流器低频振荡事故在国内屡有发生，对铁路的安全运行造成了一定影响。 本文首先基于国内低频振荡事故现象及特点，将牵引供电系统简化为戴维南等效电路模型，对多列列车同时运行时，牵引供电系统和瞬态电流控制下的四象限变流器耦合系统进行了等效建模，考虑到系统的时变性和非线性因素，推导出了系统的小信号模型，并利用稳定性判据对列车增多时系统稳定性变差的现象给出了解释。 本文分析了多车投入运行后系统的阻尼比和振荡频率，定量分析了二者与列车数量及四象限变流器控制参数的关系，同时分析了振荡的频率及幅值随列车数量变化的情况。并利用Hopf分岔理论，解释了系统的非线性振荡机理。此外，还研究了低频振荡的其他影响因素，通过仿真再现了青岛动车所CRH5型动车组5Hz的低频振荡现象，并与CRH2型动车组分析结果对比，得出了振荡频率大小的影响因素，并通过仿真进行了验证。 针对上述分析结果，本文提出了抑制四象限变流器低频振荡的主动阻尼补偿控制策略。针对调整控制参数、增设比例反馈阻尼补偿环节和增设低通滤波反馈阻尼补偿环节这几种方案，对其进行参数设计和频域分析，并比较了各自的优缺点，发现增设低通滤波反馈补偿方法可保证更多数量的列车同时稳定运行，且动态效果较好。但考虑到列车数量受到系统本身电路的制约，对列车数量的限制条件进行了分析。 最后，基于单相四象限变流器实验平台，分别针对低频振荡的机理以及主动阻尼补偿的抑制方法进行实验研究，验证了理论分析的正确性。 |
| 作者： | 连巧娜 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 林飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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