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双动力列车牵引变流系统电磁兼容性研究
| 论文题名： | 双动力列车牵引变流系统电磁兼容性研究 |
| 关键词： | 双流制列车;牵引变流系统;结构设计;电磁兼容性 |
| 摘要： | 随着我国轨道交通事业的快速发展，城际铁路、市域铁路与城市轨道交通连接的问题逐渐显现，为实现三种牵引网下的跨线运行，采用双流制列车势在必行。双流制列车在不同供电模式下，牵引变流系统对外产生的电磁骚扰特性以及其与地面信号设备的电磁兼容性不容忽视。特别是在交-直-交供电模式下，变流器作为列车最主要电磁干扰源之一，其对牵引电机和列车周围电磁环境造成的影响至关重要。本文以双供电制式城际动车组牵引变流系统作为研究对象，对其电磁兼容性进行了相关研究及其仿真分析，研究内容主要包括以下几个方面。 首先，从牵引变流系统结构出发。详细阐述了整流器与逆变器的拓扑结构及各自的变流原理，以分析得到的等效开关原理图为基础，讨论了整流器与逆变器工作过程中的能流传递状态变化;介绍了中间直流环节的组成及功能作用;根据有限元法和二维瞬态磁场分析理论，在Maxwell软件环境下搭建275kW异步牵引电机有限元仿真模型。 其次，从脉宽调制原理入手，深入研究了正弦脉宽调制与空间矢量脉宽调制技术的机理以及各自PWM波的仿真调制方法。对具有两重联结拓扑结构的整流电路，采用瞬态直接电流控制，分别在Ansys Simplorer与Matlab Simulink搭建主电路与控制系统模型。在Simplorer环境下建立SPWM逆变电路和SVPWM逆变电路模型，随后结合前面Maxwell软件中的异步电机有限元模型，完成基于两种PWM（SPWM和SVPWM）控制逆变器与电机的场路耦合联合仿真。 然后，根据上述模型得出整流器、逆变器以及牵引电机的仿真结果。对仿真呈现的电压、电流波形进行时域与频域分析，讨论由PWM供电或共模干扰所带来的电磁骚扰特性，并根据有限元电机仿真结果，分析谐波对电机性能造成的影响。此外，本文在上述仿真模型的基础上，搭建了牵引变流系统整体仿真模型，分别从传导耦合骚扰和电磁辐射骚扰两个方面进行相应的电磁兼容分析。最后，通过对某型牵引电机输入线缆上共模骚扰电流实际测量，讨论了由实际逆变器引起的共模骚扰电流特性;同时，测量了逆变器供电下电机周围空间环境的磁场场强。将测试所得数据与仿真结论作比较，从电磁测量的角度验证仿真模型的实用性。 |
| 作者： | 饶稼祥 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 陈嵩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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