基于三電平PWM整流器的地鐵牽引供電系統(tǒng).pdf

1、目前我國(guó)城市地鐵牽引供電系統(tǒng)主要采用750V或1500V直流供電制式。一方面，由于采用二極管不控整流，存在著直流電壓不可控、電壓波動(dòng)大、對(duì)電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)；另一方面，地鐵列車具有特殊的運(yùn)行工況：頻繁的快速起動(dòng)和快速制動(dòng)?？焖倨饎?dòng)時(shí)，需要的牽引功率大，電壓迅速跌落；快速制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)能量向直流母線回饋，使得直流母線電壓升高，如果直流電壓超過(guò)限制值，會(huì)引起與直流母線相連接的設(shè)備損壞，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。當(dāng)直流電壓超過(guò)安全范圍時(shí)，一般

2、在牽引變電站中采用電阻耗能方式消耗掉多余的能量，這就造成了能源浪費(fèi)的問(wèn)題。PWM整流器具有功率因數(shù)高，諧波含量低的特點(diǎn)，并且PWM整流器能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，因此本文提出用能量可雙向流動(dòng)的大功率三電平PWM整流器米取代二極管不控整流器，從而達(dá)到節(jié)約制動(dòng)能量的目的。
　　 本文首先分析了地鐵牽引供電系統(tǒng)拓?fù)?、牽引整流變壓器的等值電路和?shù)學(xué)模型、三電平PWM整流器的電路拓?fù)?、三電平PWM整流器在三相abc及同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的數(shù)

3、學(xué)模型，并在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上對(duì)主電路中電感和電容元件的參數(shù)選擇進(jìn)行相應(yīng)的推導(dǎo)；接著詳細(xì)分析了三電平SVPWM傳統(tǒng)算法，并在此基礎(chǔ)上研究了三電平SVPWM簡(jiǎn)化算法，同時(shí)對(duì)該三電平SVPWM簡(jiǎn)化算法在DSP開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并重點(diǎn)研究三電平變換器的一個(gè)固有問(wèn)題——中性點(diǎn)電壓平的衡問(wèn)題，采用模糊算法對(duì)中性點(diǎn)電壓平衡進(jìn)行控制：隨后本文研究了三電平PWM整流器的控制原理，并在此基礎(chǔ)上對(duì)PWM整流器的并聯(lián)控制方式進(jìn)行了分析，提出基于載波移相

4、控制的多PWM整流器并聯(lián)控制的設(shè)計(jì)思想；最后本文對(duì)新型地鐵牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，仿真分析了整流工況、逆變工況、整流/逆變工況切換、空載到額定負(fù)載的過(guò)渡過(guò)程、同時(shí)分析了載波移相控制的網(wǎng)側(cè)穩(wěn)態(tài)電流諧波，最后根據(jù)仿真結(jié)果得到了不同負(fù)載下的能量轉(zhuǎn)換效率。
　　 多種不同工況的仿真結(jié)果表明基于三電平PWM整流器具有輸入電流正弦性好、能量轉(zhuǎn)換效率高、可獲得單位功率因數(shù)、可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)、諧波干擾小等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)驗(yàn)證了所提出的控制方法和