电力机车整流器多重化技术研究与应用

摘要

近年来，我国电气化铁路发展迅速，但是随着电力机车大量投入使用，产生的高次谐波电流，也对电网造成污染。大功率牵引四象限变流控制技术是大功率交流电力机车的核心控制技术，它既对于电力机车功率的发挥乃至整个铁路运力的提升发挥着至关重要的作用，而且可以有效地提高电力机车整车的功率因数，使系统的无功损耗降低，进而可靠提高既有交流电力机车对于电能的利用率。
　　在国内轨道交通领域，只有极少企业掌握工程化、实用化的牵引四象限变流控制技术，可以说该技术的相关研究还处于起步阶段，大部分电力机车的四象限变流控制技术核心算法还依赖从欧洲、美洲和日本等发达国家进口。
　　本文要解决的问题，是通过四象限并联多重化技术降低大功率电力机车在运用过程中对电网的谐波干扰。本文针对单相四象限变流控制技术在大功率电力机车应用过程中存在的单相四象限变流器对电网产生谐波较大的问题，进行了专项研究。通过设计并改进了电网电压过零点信号捕捉的硬件电路，有效解决了电网电压过零点信号捕捉不准确的问题，同时通过优化单相四象限变流器的控制算法，有效的利用了多重化技术，实现了四台四象限变流的并联运行，减少了机车运行中对电网的谐波干扰。为了验证硬件电路和算法改进后的效果，还利用半实物仿真平台，对优化后的算法进行仿真研究，测得的运行数据满足装车运用要求，有实际利用价值，最后，通过现场装车实验和数据采集，验证对比了优化算法前后的实际波形，证明了该项工作的实际意义。

目录

声明

1 引 言

1.1 电力机车四象限变流器研究背景

1.2 四象限变流器的研究热点及选题意义

1.3 国内外相关研究及发展趋势

1.4 本文研究内容及章节安排

1.5 本章小结

2 四象限变流器工作原理与数学模型

2.1 四象限变流器的基本功能

2.2 四象限变流器的基本原理及控制策略

2.3 四象限变流器的数学模型

2.4 本章小结

3 四象限变流器的多重化并联运行和直接电流控制

3.1 低开关频率变流器多重化

3.2 瞬时值闭环直接电流控制

3.3 本章小结

4 四象限变流器工作流程及半实物仿真研究

4.1 四象限变流器工作主流程

4.2 四象限变流器的技术路线

4.3 四象限变流器的仿真研究

4.4 本章小结

5 四象限变流器信号处理电路硬件设计

5.1 四象限变流器多重化技术难点及解决的主要问题

5.2 网压信号处理硬件电路设计

5.3 硬件电路仿真

5.4 硬件驱动故障保护逻辑

5.5 本章小结

6 地面及装车实验

6.1 地面试验

6.2 装车试验

6.3 本章小结

7 出现的问题及改进

7.1 出现的问题

7.2 测试时间及地点

7.3 总有效值及谐波有效值分析

7.4 典型波形及频谱

7.5 测试结论

结论

参考文献

致谢