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高性能旅客列车辅助供电系统研究
| 论文题名： | 高性能旅客列车辅助供电系统研究 |
| 关键词： | 铁路旅客列车;供电系统;软开关变换器;单相逆变电源 |
| 摘要： | 铁路旅客列车辅助供电系统是列车必备的核心系统，也是乘客安全舒适旅途的保障。近年来，我国高速铁路行业快速发展，对旅客列车辅助供电系统的性能和稳定性提出了新的要求。按照国家最新标准，我国旅客列车辅助供电系统主要由DC120V充电机，AC380V三相逆变器和AC220V单相逆变器组成，其中充电机负责为整个列车设备母线和备用蓄电池供电，单相逆变器负责为旅客用电设备供电，两者的性能直接决定了列车的安全性和乘客的舒适度。因此，研究设计高性能列车辅助供电系统对于进一步提高旅客列车性能具有重要意义。本文根据最新国家标准，对高性能列车辅助供电系统进行了研究设计。 针对传统列车辅助供电系统充电机效率低、使用寿命短的问题，采用全桥ZVZCS软开关变换器，实现了宽负载范围内充电机的软开关，降低了IGBT的开关损耗，提高了充电机效率和使用寿命；在分析变换器工作原理的基础上对充电机主回路进行了研究，并根据充电机实际工作需求，设计了恒压恒流充电闭环控制电路，使用Matlab/Simulink搭建了充电机的闭环仿真模型，验证了控制方式的可行性。 根据列车辅助供电系统单相逆变电源输入输出要求，采用前级Boost电路后级全桥逆变电路的两级式逆变拓扑，对其主回路进行了研究；针对传统列车单相逆变电源输出静态误差大、对负载扰动抑制差以及波形畸变等问题，将负载电流前馈电压电流双环控制应用于车载单相逆变电源，有效抑制了负载扰动和波形畸变，使用Matlab/Simulink搭建了单相逆变电源的闭环仿真模型，对比验证了控制方式的可行性。 针对传统列车辅助供电设备控制系统硬件电路可互换性差、维修困难、易损坏等问题，研究设计了通用控制电路和通用IGBT驱动电路，提升了控制驱动电路的通用性和可靠性。 综合控制电路和控制方式，充分考虑实际使用情况，利用TMS320F28335芯片编写了辅助电源系统控制程序，解决了其保护整定困难，故障提示不明显的问题。在此基础上搭建了辅助电源系统试验样机，对控制程序进行了实验测试，测试结果表明，控制程序对于实际工况有良好的适应性，辅助供电系统输出稳态性能和动态性能均达到预设要求。 |
| 作者： | 严杨宇 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 谭国俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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