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电力机车辅助系统新型直流降压变换器研究
| 论文题名： | 电力机车辅助系统新型直流降压变换器研究 |
| 关键词： | 电力机车;辅助变流器系统;直流降压变换器;参数设计 |
| 摘要： | 辅助变流器系统是电力机车的重要组成部分之一，随着电力电子技术的快速发展，辅助变流器系统也向着体积小、重量轻、成本低、效率高和可靠性高的方向发展。从这一角度看，目前市场上较为理想的辅助变流器系统主电路结构为“直-交型先降压后逆变模式”，但因电力机车牵引变流回路中间直流环节电压较高，且要求直流降压环节的直流变换器具有高功率密度和高变换比，这给设计合适的直流降压变换器带来了巨大挑战。在这一背景下，本文提出了一种可应用于电力机车辅助变流器系统的新型四电平直流降压变换器。 本文提出的新型四电平直流降压变换器，其结构模块化，主要由正极性单元、负极性单元和直流侧滤波电容组成，正负极性单元易于拓展从而可实现高变换比;并具有谐振回路独立，开关管为零电流开通关断、以及直流侧电容电压自平衡等特点。本文重点分析了四电平直流降压变换器的工作原理、工作模态、直流侧电容电压自平衡机理、谐振回路独立特性以及零电流开通关断特性。在此基础上，针对电力机车辅助变流器系统直流降压变换环节的应用特点，研究了四电平直流降压变换器的电路参数设计方法、损耗计算方法、等效电路模型以及寄生参数对电路的影响。设计了四电平直流降压变换器的主电路参数，并进行了相应的仿真验证。仿真结果表明四电平直流降压变换器的主电路参数合计合理，其在开环控制下即可实现直流侧电容电压自平衡和零电流开通关断，且控制方式简单、损耗小、可靠性高。变换器在构成方式上除为实现零电流开通关断而采用的交流小谐振电感外，电路主要由电容和开关器件组成，因此具有体积小，重量轻、功率密度大等优点。 最后，本文搭建了四电平直流降压变换器原理样机，并进行了实验验证。实验结果和电路原理分析以及仿真结果具有较高的吻合度，证明了本文提出的新型四电平直流降压变换器具有很好的工程应用价值。 |
| 作者： | 黄永善 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 郑琼林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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