详情

原文传递油电混合动力动车组整流系统的研究

论文题名：	油电混合动力动车组整流系统的研究
关键词：	油电混合动力动车;整流系统;拓扑结构;自抗扰控制;脉冲整流器
摘要：	如今轨道交通行业发展迅速，混合动力列车已成为研究热点。我国部分铁路线路仍然处于没有架设电网的状态，列车无法连续运行于有网和无网区段之间，油电混合动力动车组则突破了内燃和电力机车固有的运行方式。其中“电”指的是牵引供电网，“油”指的是柴油发电机组。列车运行在电气化线路上时，机车由接触网供电;运行于非电气化线路上时，则由柴油发电机组供电。　　本文研究对象为油电混合动力动车组中的整流系统。通过理论研究，对混合动力动车组整流系统的拓扑结构进行设计。确定主电路参数，然后建模并对仿真结果进行分析。根据谐波分析结果，在整流系统原有控制环节的基础上进行改进，设计出应用于内燃侧和电力侧的有源功率因数校正(PFC)电路，以及适用于非线性PWM脉冲整流器的自抗扰(ADRC)控制环节，以提高整流效果。本文的主要工作如下: 　　1.根据油电混合动力动车组的运行特点，设计出三种整流系统的拓扑结构，包括共用逆变环节，共用整流环节和共用中间直流母线环节的形式。通过对比以上三种形式的优缺点，最终选定了共用中间直流母线环节的结构。　　2.选定混合动力整流系统的拓扑结构后，对其进行建模及仿真分析。分别对整流系统的电力侧和内燃侧进行主电路参数选择，通过仿真计算，电力侧和内燃侧的直流输出电压达到稳定的时间均符合要求，波动范围较小，达到了期望的整流目标。对电力侧和内燃侧进行了谐波分析，内燃模式下的谐波电压含量远小于电力模式下的谐波电压含量。因此内燃发电机组发出电的品质优于电网，两者可以共用中间直流环节。在电力模式下对PWM脉冲整流器实现两重化载波移相技术，使谐波电压含量有所降低。　　3.对已经搭建好的整流模型进行了改进，在电力侧和内燃侧分别实行PFC技术。首先设计了PFC电路的单周期控制器，然后在simulink中进行建模。在仿真过程中记录功率因数的波动情况，并进行了谐波分析，结果表明PFC技术能够有效降低交流侧的电流谐波含量并使网侧功率因数更趋近于1。　　4.针对脉冲整流器本身非线性的结构特点，将一种非线性控制策略-自抗扰控制(ADRC)技术应用在混合动力整流系统中。首先对控制器进行了设计，然后在Simulink环境下用S函数来实现建模，根据仿真结果对比分析自抗扰控制策略与传统PID控制策略给整流系统带来的影响。通过仿真分析可知，与经典PID控制策略相比，ADRC控制策略下仿真所得到的直流母线环节电压超调量相对较小，达到稳定电压所需时间更短，电压波动范围较小，总谐波电压含量值更低，且网侧功率因数更逼近1，达到了理想效果。并在原有仿真模型上加入人为干扰信号，ADRC方式下整流系统的抗扰动能力优于PID方法，具有更好的鲁棒性。
作者：	韩尚文
专业：	交通信息工程及控制
导师：	张继业
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文