電力機車過分相牽引電機暫態(tài)特性研究.pdf

1、電力機車作為電氣化鐵道的運載者，是鐵路運輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備之一，電力機車在過分相區(qū)域運行時頻繁變換各種狀態(tài)，處于不同的暫態(tài)過程，將會產(chǎn)生高幅值的沖擊電壓或沖擊電流，導致電力機車上變流、變頻裝置的器件、設(shè)備的擊穿與損壞，嚴重地影響到鐵路的正常運輸，因此全球?qū)W術(shù)界、電氣化鐵路運營商、監(jiān)管機構(gòu)等紛紛開展了對電力機車過分相暫態(tài)過程的研究工作，以保證機車的安全運行。本文以CRH2型電力機車為研究對象，根據(jù)牽引電機的工作原理，采用電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩

2、方程、運動方程等系統(tǒng)化分析方法，建立電力機車過分相牽引電機的數(shù)學模型；系統(tǒng)地研究了電力機車過分相牽引電機暫態(tài)過程的機理和暫態(tài)運行特性，分析了影響牽引電機暫態(tài)變化的因素；采用了Matlab/Simulink將模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)與車網(wǎng)聯(lián)合動態(tài)模型相結(jié)合，實現(xiàn)了過分相過程中牽引電機轉(zhuǎn)速的辨識，優(yōu)化了牽引電機暫態(tài)性能，提高牽引電機矢量控制的準確性。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）歸納了幾種最常見的電力機車過分相方式，研究了電力機車過分相

3、過電壓產(chǎn)生的機理，分析了暫態(tài)過電壓對牽引電機的電流、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及效率的影響。
　　（2）依據(jù)牽引電機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和定子與轉(zhuǎn)子之間的約束關(guān)系，分析了牽引電機在ABC坐標系和??0坐標系中的運動方程以及矢量控制的基本原理，采用電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程、運動方程等系統(tǒng)化分析方法，建立電力機車牽引系統(tǒng)的數(shù)學模型。
　　（3）以CRH2型動車組電力機車為研究對象，研究了電力機車過分相過電壓暫降階段和過電壓暫升階段的牽

4、引電機暫態(tài)過程和暫態(tài)運行特性，分析了影響牽引電機暫態(tài)變化的因素。在過電壓暫降階段，牽引電機端電壓減小，磁通相應(yīng)的減小，牽引電機的定子電流和牽引電機的轉(zhuǎn)子電流都會減小，定子q軸電流減小，輸出轉(zhuǎn)矩也減小，轉(zhuǎn)速隨之降低；在過電壓暫升階段，隨著電壓驟然增大，通過車載牽引變壓器的傳遞，勢必會造成牽引電機端電壓的上升，當端電壓增大時，牽引電機定子和轉(zhuǎn)子電流相應(yīng)增加，q軸電流相應(yīng)增加，輸出轉(zhuǎn)矩增加，轉(zhuǎn)速得到提高。
　?。?）構(gòu)建了基于模型參考自

5、適應(yīng)瞬時無功功率辨識的車網(wǎng)聯(lián)合動態(tài)仿真模型，通過Matlab/Simulink構(gòu)建仿真平臺，實現(xiàn)了過分相過程中牽引電機轉(zhuǎn)速的辨識，優(yōu)化了牽引電機暫態(tài)性能，提高牽引電機矢量控制的準確性。
　　通過對CRH2型動車組電力機車牽引電機暫態(tài)過程的研究，找出了電力機車過分相過電壓產(chǎn)生的機理，分析了暫態(tài)過電壓對牽引電機的電流、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及效率的影響，研究了過分相過電壓暫降階段和過電壓暫升階段過程中牽引電機暫態(tài)過程和暫態(tài)運行特性，實現(xiàn)了過