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随着我国经济不断发展,我国人口众多,导致高速列车的需求量越来越大,铁路运输能力也需要进一步提高,因此掌握好高速列车的控制技术对于加快高速列车发展很有意义。
本文主要是以CRH5型动车组变流器为主体,对交-直-交传动系统中的四象限脉冲整流器、中间稳压环节和逆变环节的工作原理进行详细分析。对整流环节采用的瞬态直接电流控制、预测直接电流控制和改进型抑制三次谐波电流控制进行比较分析,同时利用载波移相技术结合SPWM调制来消除网侧电流分布在二次开关频率处谐波。对牵引逆变DC-AC环节采用的磁场定向控制及多种方式SPWM调制方法进行深入分析。通过在Matlab/Simulink里搭建牵引逆变联合仿真模型,验证电机的牵引特性。对中间DC-DC环节产生的二次脉动问题进行分析,并提出基于重复观测器的前馈补偿方法能够很好抑制拍频电流,减少转矩脉动。通过在Matlab/Simulink搭建变流器仿真模块,验证控制策略的有效性。
通过仿真可得出,动车组网侧在牵引工况下实现网侧电压电流同相位运行,再生制动工况下实现反相位运行,同时中间直流侧电压能够稳压。采用载波移相技术能够消除网侧二次电流谐波,降低谐波回馈给电网的危害。随着电机转速不断升高,牵引电机能够实现转矩恒定、磁链恒定,实现电机的恒力矩运行特性。对中间直流二次脉动问题进行仿真表明,采用重复预测观测器能够有效的减小二次电压脉动,抑制电机的拍频电流。
最后,自主搭建了基于TMS320F2812的单相整流器小功率硬件实验平台,并对各个硬件模块进行了调试,完成了整流器闭环控制实验,实验结果表明此种控制策略的有效性。