8K型电力机车辅助变流系统的改进

摘要

电力机车的辅助变流系统主要为机车主电路提供冷却，为空气制动系统提供风源。辅助电路正常工作与否直接影响到主电路的工作状态，是机车稳定，安全运行的关键。8K型电力机车辅助变流系统仍然使用分立器件构成的控制板，整个系统技术落后，维修困难，运行效率低下。在此背景下，本文对8K车的辅助变流系统进行了大幅度的改进。 本文首先对辅助变流系统的供电电路进行改进。将原供电电路的机械式接触器改进为更为先进、性价比更高的固态接触器，同时设计了固态接触器的驱动与保护电路。 其次改进辅助变流系统的供电电源。采用目前比较成熟的数字信号处理器(DSP)，将逆变器与整流器的控制集中在一块DSP控制板上。对于整流器的控制方法仍然采用相控整流技术。文中简单介绍了8K车辅助逆变器工作原理，并编写了相应的软件，给出实验结果及实验波形。对于逆变器控制，本文提供了两种控制方案。方案一是保持原逆变器的控制原理不变，逆变器仍然以六阶梯波的方式运行，启动方式也与原逆变器保持一致。方案二是采用比较先进的SVPWM控制技术，彻底改进逆变器的工作原理。文中阐述了七段式SVPWM控制技术的工作原理，推导了其调制波函数，在此基础上利用一种较简单的方法，推导出SVPWM的数字化实现算法，编写了相应的V/F控制的C语言程序。最后，介绍了8K车辅助电源逆变器测试实验台的工作原理以及预期达到的性能指标。 在硬件电路设计方面，论文以TMS320LF2407型DSP为控制芯片，设计了变频调速系统的逆变电路、整流电路、及保护电路。最后对该系统的软硬件进行了调试。实验结果表明了软硬件设计合理有效实用。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1绪论

1.1选题背景及课题的提出

1.2辅助电源系统发展概况[3]

1.3 8K型电力机车辅助变流系统概述

1.3.1辅变系统逆变器概述

1.3.2辅变系统整流器概述

1.3.3供电电路概述

1.4本论文的主要工作及结构安排

2 8K型电力机车辅变流系统供电电路的改进

2.1固态接触器简介

2.1.1固态接触器简介及优缺点

2.1.2固态接触器分类及选型

2.2 8K型电力机车用固态接触器控制及保护方案

2.2.1固态接触器主电路与保护电路

2.2.2驱动与控制电路

2.3固态接触器性能及负载试验

2.4本章小结

3 8K型电力机车辅助电路供电电源的改进

3.1原辅助变流控制系统介绍及其优缺点分析

3.1.1原逆变器控制方法

3.1.2整流器控制方法

3.2本课题使用DSP控制电路介绍

3.3基于DSP的逆变器控制系统的改进方案一

3.3.1方案一的控制策略

3.3.2软件设计

3.3.3本方案的试验结果

3.4本节小结

3.5基于DSP的逆变器控制系统的改进方案二

3.5.1交流调速PWM技术简介

3.5.2方案二的控制策略

3.5.3本课题SVPWM算法的实现

3.5.4 SVPWM在DSP2407的实现

3.5.5 VVVF控制主程序及试验波形

3.5.6本节小结

3.6基于DSP的整流器控制改进

3.6.1同步处理

3.6.2捕获单元

3.6.3脉冲发生

3.6.4 PI调节

3.6.5试验波形

3.6.6本章小结

4 8K车辅变系统电源逆变器能流循环测试台介绍

4.1项目背景

4.2交流传动互馈试验台的研制

4.2.1传统的交流传动试验台及其存在的问题

4.2.2 8K车辅变电源专用能量循环测试台原理及特点

4.2.3控制系统

4.2.4实验台所要达到的各项性能指标

4.2.5实验台进展情况

5结论

5.1全文总结

5.2对下一步工作的思考

参考文献

作者简历

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

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