HXD3C电力机车辅助变流器控制策略研究

摘要

电力机车辅助变流器负责给所有辅助负载供电，保证机车辅助负载正常工作，其性能至关重要，直接影响着电力机车的安全、可靠运行。本文研究并实现了HXD3C电力机车辅助变流器控制策略。
　　HXD3C电力机车辅助变流器采用AC-DC-AC的拓扑结构形式，主要包括四象限脉冲整流器和逆变器两部分。本文对四象限脉冲整流器和逆变器进行了建模分析，着重研究了四象限脉冲整流器主电路数学模型、工作原理和控制策略。四象限脉冲整流器采用电压外环PI调节器和电流内环比例-谐振调节器的双环控制策略，逆变器采用基于坐标变换的双闭环控制。为了深入理解比例-谐振调节器工作原理，本文对比例-谐振调节器的传递函数进行了理论推导。
　　鉴于网压同步信号对于四象限脉冲整流器的重要作用，本文对各种电网电压同步信号获取方法进行了深入的分析和比较，主要研究了基于二阶广义积分器的锁相环，并针对辅助变流器的实际情况，在二阶广义积分器的基础上得到能够抑制电网电压谐波并快速锁相的多二阶广义积分器锁相环，研究了不同离散化实现方法对其性能的影响，并对其进行了仿真分析。仿真结果表明，所采用的锁相环能够在网压畸变的情况下快速获取网压同步信号。
　　在理论研究和仿真分析的基础上，通过现场高压实验和低压实验对整个辅助变流器控制系统进行了实验验证。实验结果表明，所采用的控制策略拥有良好的动态性能和稳态性能，能够满足辅助变流器的控制要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 课题背景与国内外研究现状

1．2 辅助变流器构成及特点

1．2．1 辅助变流器主电路基本结构

1．2．2 辅助变流器控制系统基本结构

1．3 辅助变流器设计要求

1．4 本论文主要内容和基本结构

2 辅助变流器控制

2．1 四象限脉冲整流器工作原理

2．1．1 电路拓扑

2．1．2 数学模型

2．1．3 工作原理

2．2 四象限脉冲整流器控制策略

2．2．1 控制策略

2．2．2 电流环设计

2．3 直流侧二次脉动

2．3．1 产生机理

2．3．2 对辅助变流器控制系统的影响

2．3．3 软件抑制措施及仿真验证

2．4 四象限脉冲整流器仿真

2．5 辅助逆变器控制

2．5．1 工作原理

2．5．2 控制策略

2．6 辅助逆变器仿真

2．7 本章小结

3 电网电压同步信号

3．1 锁相环基本结构

3．2 基于二阶广义积分器(SOGI)的锁相环(SOGI-PLL)

3．2．1 基本原理

3．2．2 仿真分析

3．3 多二阶广义积分器锁相环(MSOGI-PLL)

3．3．1 基本原理

3．3．2 离散化

3．3．3 仿真分析

3．4 本章小结

4 现场实验

4．1 启停控制

4．2 死区补偿

4．3 负载突投突切

4．4 网压波动

4．5 电网供电短时中断

4．6 本章小结

5 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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