列車(chē)牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)控制的一個(gè)獨(dú)立分支,在交通運(yùn)輸牽引傳動(dòng)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。它是一個(gè)非線(xiàn)性、變量多和強(qiáng)耦合的系統(tǒng),能量傳遞通過(guò)變流器完成交-直-交的轉(zhuǎn)換,將轉(zhuǎn)換后的交流電傳輸?shù)疆惒诫妱?dòng)機(jī)中完成傳動(dòng)。整個(gè)過(guò)程它以牽引電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象,通過(guò)開(kāi)環(huán)或者閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)的實(shí)時(shí)控制,來(lái)達(dá)到對(duì)驅(qū)動(dòng)對(duì)象控制與調(diào)節(jié)的目的。實(shí)際傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建相當(dāng)細(xì)致與復(fù)雜,并且影響運(yùn)行穩(wěn)定的因素眾多,其中系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的諧波對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響比較嚴(yán)重,這些諧波主要來(lái)源是IGBT開(kāi)關(guān)元件工作時(shí)導(dǎo)致的尖峰電壓所產(chǎn)生。為了使系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性有所提高,本文針對(duì)諧波這一問(wèn)題,主要開(kāi)展了Matlab環(huán)境下交流機(jī)車(chē)變頻調(diào)速過(guò)程仿真分析并做系統(tǒng)改進(jìn)的工作,主要包括:研究了列車(chē)牽引交流系統(tǒng)運(yùn)行的基本原理,了解其運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波的主要原因,然后在Matlab/simulink平臺(tái)上搭建傳動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型,完成仿真并分析結(jié)果;研究了濾波電路的相關(guān)原理,針對(duì)諧波問(wèn)題對(duì)仿真電路進(jìn)行改進(jìn),改進(jìn)方案是在逆變器輸出端的電路中加入設(shè)計(jì)的三相濾波器電路,并對(duì)改進(jìn)后的模型進(jìn)行仿真,再根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與改進(jìn)前的仿真... 

【文章來(lái)源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

交流傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

產(chǎn)生的機(jī)械能就被制動(dòng)電阻消耗。至今，電力機(jī)車(chē)的制動(dòng)方式有電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)兩種，電阻制動(dòng)是以電能的形式將制動(dòng)輪產(chǎn)生的機(jī)械能傳遞給制動(dòng)電阻，并以熱能的形式在制動(dòng)電阻上消耗。當(dāng)機(jī)車(chē)采用正常制動(dòng)時(shí)，再生制動(dòng)出現(xiàn)狀況，發(fā)生制動(dòng)不足或者無(wú)效，則電阻制動(dòng)將順利投入運(yùn)行，作為再生制動(dòng)的補(bǔ)充。再生制動(dòng)就是可以在制動(dòng)時(shí)再生能量，顧名思義，就是將產(chǎn)生機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能的制動(dòng)過(guò)程，將輪對(duì)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并反向傳遞到電網(wǎng)中，得以再次利用。在此過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損，制動(dòng)力效果更好，效率更高。能量傳遞路徑如圖1.2所示。圖1.2能量傳遞路徑在異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速時(shí)，需要進(jìn)行頻率和電壓的協(xié)調(diào)控制，通過(guò)壓頻比這個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)去調(diào)節(jié)，電壓和頻率作為兩種獨(dú)立的輸入變量。恒功率運(yùn)行時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)與變流器之間有兩種極端的調(diào)節(jié)方式，電動(dòng)機(jī)與變流器二者只能有一個(gè)工作在最優(yōu)狀態(tài)，其能力才可以得到充分利用。逆變器開(kāi)關(guān)通斷時(shí)會(huì)導(dǎo)致逆變器輸出電壓波動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)“尖峰電壓”，這是諧波的主要來(lái)源。此外，逆變器輸出本身就不是一個(gè)規(guī)則的正弦波，所以會(huì)還有一點(diǎn)諧波，當(dāng)電機(jī)三相負(fù)載不均衡或者逆變器輸出頻率過(guò)高時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生諧波[29]。因此，諧波來(lái)源很多，不管有幾種諧波來(lái)源，產(chǎn)生的附加損耗轉(zhuǎn)化為熱能，對(duì)電機(jī)和電路都不好，所以本文提出在逆變器后加三個(gè)單相濾波器，可以使這個(gè)問(wèn)題得到一些改善。交-直-交流傳動(dòng)電力機(jī)車(chē)的電源側(cè)變流器是四象限脈沖整流器，在牽引工況下，整流器以整流模式工作，當(dāng)機(jī)車(chē)再生制動(dòng)的工況下，整流器以逆變的模式工作。它在再生制動(dòng)或牽引工況下應(yīng)能滿(mǎn)足以下三點(diǎn)：電網(wǎng)電流波形接近正弦波形；交流電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1；保證直流中間環(huán)節(jié)的電壓恒定。兩電平式逆變器由開(kāi)關(guān)元件IGBT組成三相逆變橋?

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-9-2變頻調(diào)速系統(tǒng)的理論分析2.1異步牽引電機(jī)的調(diào)速方式分析2.1.1異步牽引電機(jī)基本原理三相異步電機(jī)歸屬于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，需要同時(shí)接入相位差120度的380V三相交流電流供電的一類(lèi)電動(dòng)機(jī)，因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以不同的轉(zhuǎn)速、相同的方向旋轉(zhuǎn)，運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生轉(zhuǎn)差率，三相異步電動(dòng)機(jī)的名字由此而來(lái)。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上之所以能產(chǎn)生電磁作用力，關(guān)鍵是導(dǎo)體與行波磁場(chǎng)存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣才能發(fā)生電磁感應(yīng)，產(chǎn)生電勢(shì)形成電流，從而產(chǎn)生電磁力。因此，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或速度總是略低于或略高于同步轉(zhuǎn)速或同步速度。如果異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或速度等于同步速度或同步轉(zhuǎn)速，則行波，磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體之間不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就不可能在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)、產(chǎn)生電磁力異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與行波磁場(chǎng)只能異步運(yùn)動(dòng)[30]。旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和固定的定子是三相異步電動(dòng)機(jī)兩個(gè)基本部分組成。其中定子包括定子鐵心、定子繞組、定子機(jī)座三部分，定子機(jī)座為定子鐵心提供安裝空間，是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械支撐部分，機(jī)車(chē)用的異步電動(dòng)機(jī)中通常不采用專(zhuān)門(mén)機(jī)座，而采用全疊片焊接結(jié)構(gòu)機(jī)座；定子鐵心是電動(dòng)機(jī)主磁路的一部分，為減少鐵心損耗與勵(lì)磁電流，鐵心由低損耗冷軋硅鋼片沖片疊成；定子繞組為電動(dòng)機(jī)的電路部分，其作用主要是感應(yīng)電勢(shì)，通過(guò)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換[31]。還有一個(gè)基本組成就是轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)采用銅導(dǎo)條鼠籠式，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子鐵心也為主磁路的一部分，通常是兩個(gè)壓板和冷軋硅鋼片疊壓形成，將其套在轉(zhuǎn)軸上，配合傳遞扭矩。三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的組成部件如圖2.1所示。圖2.1異步電動(dòng)機(jī)組成圖


本文編號(hào)：3283379