交流传动电动车组网侧变流器交流侧电感设计VIP专享VIP免费

交流传动电动车组网侧变流器交流侧电感设计�叶�强1,2,吴广宁2,胡�灿1,甄�威1,刘�洋1(1.四川电力试验研究院,成都610072;2.西南交通大学电气工程学院,成都610031)摘要:四象限变流器以其交流电流谐波含量低,网侧功率因数高,电能双向传输,以及动态响应快等优点而成为交流传动电力机车和电动车组的电源侧变流器。四象限变流器交流侧电感的设计对PWM整流器的性能至关重要。为此,详细分析交流侧电流的瞬态变化过程以及交流回路矢量关系,从满足瞬态电流跟踪指标以及最大调制比限制确定了电感值的取值范围,同时分析了接触网电压波动对电感设计的影响。通过仿真证实了本文方法的可行性和正确性。关键词:四象限变流器;脉宽调制;电感设计;交流传动中图分类号:TM461��文献标志码:A��文章编号:1003�8930(2010)05�0109�07DesignMethodofACSideInductanceofFour�quadrantConverterforACDriveElectricMultipleUnitYEQiang1,2,WUGuang�ning2,HUCan1,ZHENWei1,LIUYang1(1.SichuanElectricPowerTest&ResearchInstitute,Chengdu610072,China;2.ElectricalEngineeringCollege,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Owingtopossessingthemeritsoflowharmoniccurrentcomponentfedtothecatenary,highpowerfactor,bi�directionalflowofenergy,excellentdynamicresponseandsoon,four�quadrantconverter(4QC)isappliedtoACdriveelectriclocomotiveandelectricmultipleunitasline�siderectifier.Theinductancevaluefor4QCisvitaltotheperformanceofthePWMrectifier.TransientprocessofACsidecurrenttracingandvectorrelationofACloopareanalyzed.Accordingtomeetingthetracingperformanceoftransientcurrentandlimitofthemaximalmodulationratio,aschemeisputforwardtodesignACsideinductanceoffor4QCforACdrivelocomotive.Meanwhile,theeffectofcatenaryvoltagefluctuationoninductancedesignisanalyzedinthepa�per.Theresultsofsimulationverifythefeasibilityandcorrectnessoftheproposedmethod.Keywords:four�quadrantconverter;PWM;designofinductance;ACdrive��大功率电力电子器件技术及先进的控制技术确立了现代交流传动技术的优势,使机车电传动技术发生了根本变革,由直流传动向交流传动转变。交流传动技术是当今世界上牵引动力高新技术的标志,也是我国铁路牵引动力今后发展的主要方向[1]。PWM整流器能有效地抑制注入电网的谐波,实现电网侧单位功率因数和能量双向流动并且系统具有很好的动态特性,从而成为交流传动电力机车和电动车组电源侧变流器[2]。作为机车电传动系统的核心子系统之一,它要保证直流中间环节的电压恒定,交流侧功率因数接近1,还要消除谐波,使网侧电流接近正弦,其运行状况直接影响到电传动系统的稳定。目前,四象限变流器的研究和应用越来越广泛,有关其控制系统、数学模型和控制方法的研究成果不断涌现[3~7],并成功应用于静止无功发生器SVG(staticvargenerator)、有源电力滤波器APF(activepowerfilter)[8]、超导储能SMES(superconductingmagneticenergystorage)[9]、电气传动ED(electricdrive)[10,11]、高压直流输电HVDC(highvoltagedirectcurrenttransmissionsystem)[12]、统一潮流控制器第22卷第5期2010年10月������������电力系统及其自动化学报ProceedingsoftheCSU�EPSA�������������Vol.22No.5Oct.�2010�收稿日期:2009�10�14;修回日期:2010�05�04UPFC(unifiedpowerflowcontroller)[13]以及可再生能源并网发电等领域[11],而对主电路参数设计研究较少。基于满足瞬态电流跟踪指标以及最大调制比限制,并考虑网压波动,本文提出了一种确定交流侧电感的综合设计方法,并用仿真验证了方法的正确性。1�工作原理交流传动系统牵引主电路典型原理图[2,14]如图1所示。牵引变压器一次侧通过受电弓和真空断路器得电并通过4个独立的二次侧绕组分别向4个四象限变流器供电,其中每2个四象限变流器并联输出,共用1个中间直流环节电路。由这个中间直流环节电路向1个电压型PWM逆变器供电。经逆变器变频变压后分别向1个转向架上的...