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弓网离线和过分相对电力电子牵引变压器的影响
| 论文题名： | 弓网离线和过分相对电力电子牵引变压器的影响 |
| 关键词： | 高速铁路;电力电子牵引变压器;弓网离线;过分相;弓网电弧 |
| 摘要： | 随着高速铁路事业的蓬勃发展，列车牵引传动系统的轻量化、高效化成为研究重点。相比于基于工频变压器的牵引传动系统，电力电子牵引变压器具有重量和体积上的优势，且能够实现更高的可控性，是未来车载牵引变压器的发展趋势。列车在行驶过程中会遇到很多工况，弓网离线和过分相为其中两种比较常见的工况，这两种工况均会造成列车短时失电，导致高速列车牵引传动系统发生暂态过电压或过电流，威胁高速列车的安全可靠运行。本文将针对这两种工况对电力电子牵引变压器造成的影响及抑制策略进行研究。 首先，研究了适合电力电子牵引变压器的拓扑结构及其控制策略，并建立了相应的数学模型。该拓扑结构由级联PWM整流器与双有源桥变换器构成，其分别为整流级和隔离级。选取典型接触网参数计算了等效电路的仿真参数，在MATLAB\Simulink环境下搭建仿真模型，得到电力电子牵引变压器在稳态运行工况、加速与减速工况下的仿真结果，验证了模型的有效性。 其次，基于经典电弧模型建立了适用于弓网离线的电弧数学模型，并搭建了其对应的仿真模型。针对单次燃弧和二次燃弧的工况，进行了中离线和大离线时间下的仿真，并对仿真结果进行分析，得到了不同离线工况对电力电子牵引变压器产生的输入过电压和输入过电流、谐波含量增加以及直流侧电压波动的影响，并提出了基于恒定电流充电策略与虚拟直接功率控制的抑制措施，在不同离线时间下通过仿真验证了抑制措施的有效性。 最后，分析了车载过分相和电子开关带电过分相的时序和电气暂态过程，搭建仿真模型并在两种过分相方式下进行仿真。在车载过分相方式下，预先断电和延迟上电的操作使得电力电子牵引变压器过分相的过程较为平稳，但对其主要影响为断电时间较长，列车速度损失较大。在电子开关带电过分相的方式下，短时失电造成了电力电子牵引变压器输入电压、电流过冲以及直流侧电压波动的影响，且由于过分相前后相位差存在突变，以上影响将会加剧。基于弓网离线工况下的抑制策略，提出优化后的锁相策略，在分相区前后相位差不同的情况下进行仿真，验证了措施的有效性。 |
| 作者： | 胡德旺 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 毛承雄;王丹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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