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电力电子变压器集成变流器系统控制方法.pdf
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1、实验报告科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 32 期电力电子变压器集成变流器系统控制方法李君翔1,曲建真2*(1.北京工业大学 人工智能与自动化学院,北京 100124;2.中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东 青岛 266111)未来高铁的发展着重考虑速度、效益、节能环保和经济性等技术指标的综合提升,更高速度与智能化是我国高铁未来发展的 2 大主要方向。牵引传动技术是铁路机车车辆核心技术之一,目前都由工频牵引变压器和牵引变流器组成。而工频牵引变压器体积和重量较大,例如复兴号动车组牵引变压器达到 6.4 t1。铁路机车车辆急需
2、采用新技术促进牵引传动技术的发展,实现牵引系统的轻量化和小型化。电力电子变压器一般是指通过电力电子技术及高频变压器实现的具有但不限于传统工频交流变压器功能的新型电力电子设备2-3。与常规的牵引变压器相比,通过应用电力电子技术将工频交流电变为中频(kHz级别)交流电,大大降低牵引变压器的重量。电力电子变压器一般应用于中、高压大功率的场合,可以替代传统的工频变压器。电力电子变压器应用目前主要集中在电力机车牵引用的车载变流器系统、智能电网/能源互联网和分布式可再生能源发电并网系统4-6。本文以一种应用于轨道交通车辆的电子电力变压器集成变流器系统为研究对象,首先分析了单相单级PWM 整流控制策略,给出
3、了在旋转坐标系下的 PI 控制器参数设计方法方法,并将该单级整流控制策略应用于 52 级级联单相 AC/DC 变换器;然后仿真分析了中间级高频隔离 CLLC 谐振变换器启动瞬态过程;最后分析了三相级联 DC/AC 输出电压总谐波畸变率(THD)特性。1电力电子变压器集成变流器系统分析电力电子变压器集成变流器系统如图 1 所示,包含 52 个相同的基本功率子单元。该一体化变流器系统基金项目:山东省重点研发计划(重大科技创新工程)(2020CXGC010202)*通信作者院曲建真(1990-),男,博士,工程师。研究方向为磁浮牵引供电技术。摘要:电力电子变压器集成变流器系统应用于轨道交通车辆,其输
4、入直接连接牵引网,输出连接牵引电机和辅助供电负载,能量双向流动,单位功率因数运行。该文首先分析单相单级 PWM 整流控制策略,给出在旋转坐标系下的 PI 控制器参数设计方法,并将该单级整流控制策略应用于 52 级级联单相 AC/DC 变换器;然后仿真分析中间级高频隔离 CLLC 谐振变换器启动瞬态过程;最后分析三相级联 DC/AC 输出电压 THD 特性。结果表明,该系统输入电流总谐波畸变率(THD)低于 1%,功率因数大于 0.99,输出电压 THD 低于 3.50%。关键词:电力电子变压器;牵引逆变器;谐振变换器;控制仿真;THD中图分类号院TM464文献标志码院A文章编号院2095-29
5、45渊2023冤32-0075-04Abstract:The power electronic transformer integrated converter system is used in rail transit vehicles,its input is directlyconnected to the traction network,the output is connected to the traction motor and the auxiliary power supply load,the energyflows in both directions,and the
6、 unit power factor runs.In this paper,the control strategy of single-phase single-stage PWMrectifier is analyzed,and the parameter design method of PI controller in rotating coordinate system is given,and the single-stagerectifier control strategy is applied to 52-stage cascaded single-phase AC/DC c
7、onverter.Then the start-up transient process ofintermediate stage high-frequency isolated CLLC resonant converter is simulated and analyzed.Finally,the output voltage THD(total harmonic distortion)characteristics of three-phase cascaded DC/AC are analyzed.The results show that the THD of the inputcu
8、rrent is less than 1%,the power factor is more than 0.99,and the output voltage THD is less than 3.50%.Keywords:power electronic transformer;traction inverter;resonant converter;control simulation;THDDOI:10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.32.01975-2023 年 32 期实验报告科技创新与应用Technology Innovation and Applicatio
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