列车牵引传动系统性能分析和仿真技术研究

摘要

高速列车运行速度快，牵引功率大，因此牵引传动系统的性能非常重要。本文以CRH2和CRH3型高速列车牵引传动系统为研究对象，基于Matlab/Simulink环境建立了完整的仿真模型，分析了高速列车牵引传动系统的运行特性。仿真结果表明，四象限脉冲整流器采用瞬态电流直接控制实现了单位功率因数运行，中间直流母线电压稳定;三电平调制和二重化的载波移相技术都能减小接触网侧电流谐波;基于转子磁场定向的间接矢量控制(FOC)和直接转矩控制(DTC)策略都能使列车运行速度和输出转矩有良好的跟踪性能，DTC转矩响应快，但转矩脉动也大，200km/h时速以下区域较明显。
　　 基于建立的仿真模型，分析了高速列车在接触网电压波动和过分相区域时牵引传动系统的运行特性，结果显示列车能够快速适应接触网电压变化，保证系统的可靠运行;分析了牵引电机并联运行时因驱动轮对的轮径差异或是牵引电机参数差异导致的电机载荷不平衡问题，并提出了基于加权法的电机并联协同控制策略均衡电机的出力。
　　 通过快速原型化技术，将牵引传动系统仿真模型封装为动态链接库文件，基于Visual C++开发了高速列车牵引传动仿真软件，实现了图形化的列车牵引传动系统的动态仿真，且具备与仿真平台其他子模块的接口;软件界面友好，操作简单，仿真结果较为准确，可为列车牵引传动系统的优化设计和运行提供参考依据。