單相三電平LCL電力牽引網(wǎng)側(cè)變流器參數(shù)設(shè)計(jì)與控制方法.pdf

1、隨著我國現(xiàn)代交流傳動(dòng)技術(shù)在高速動(dòng)車組上的廣泛應(yīng)用，牽引網(wǎng)與牽引傳動(dòng)系統(tǒng)相互耦合形成諧振回路，產(chǎn)生的車網(wǎng)耦合高頻諧振現(xiàn)象日益突出。為解決此問題，在動(dòng)車組電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)交流側(cè)采用LCL濾波器代替L濾波器成為一種新的有效途徑。為對(duì)LCL型變流器進(jìn)行探究，本文依托于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高速動(dòng)車動(dòng)態(tài)非線性負(fù)荷建模及基于其特性優(yōu)化的諧波諧振抑制研究（編號(hào):51207131）”，以單相三電平LCL電力牽引網(wǎng)側(cè)變流器為研究對(duì)象，對(duì)LCL濾波器的參數(shù)

2、設(shè)計(jì)以及控制算法進(jìn)行深入的理論分析與研究。具體研究工作如下:
　　首先，本文分析與建立了單相三電平LCL電力牽引網(wǎng)側(cè)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型。并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型及變流器的調(diào)制算法，對(duì)變流器的網(wǎng)側(cè)高次諧波電流分布情況進(jìn)行了簡要分析，同時(shí)，以此為理論依據(jù)，為后續(xù)的LCL濾波器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)的控制策略奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，基于對(duì)LCL濾波器二端口網(wǎng)絡(luò)頻域阻抗函數(shù)的深入研究，建立了系統(tǒng)電流內(nèi)環(huán)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)LCL濾波器的性能

3、進(jìn)行了分析。接著，針對(duì)LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)，本文將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與圖表法相結(jié)合，以諧波等效電路為基礎(chǔ)，分別推導(dǎo)出了網(wǎng)側(cè)諧波電流含量、電感比、濾波電容、諧振頻率之間的關(guān)系表達(dá)式。通過對(duì)離散系統(tǒng)的分析，將LCL濾波器自身諧振頻率的設(shè)計(jì)范圍擴(kuò)大到了5/6倍的開關(guān)頻率，從而大大減小了濾波元件的取值，增大了系統(tǒng)帶寬。最后，綜合考慮各元件的約束條件，給出了一種適用于電力牽引網(wǎng)側(cè)變流器的LCL濾波器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并通過仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。

4、
　　再次，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，避免LCL濾波器自身諧振問題，本文借鑒三相LCL型脈沖整流器中的阻尼算法，通過采用變流器側(cè)電流反饋方式，分析了無源阻尼法、虛擬電阻法應(yīng)用于單相三電平LCL電力牽引變流器的可行性。同時(shí)，鑒于設(shè)計(jì)成本及功率損耗問題，采用了一種帶通濾波器法控制策略，并通過仿真驗(yàn)證了該算法的有效性。
　　最后，基于RT-LAB和TMS320F28335DSP控制器的硬件在環(huán)仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)了牽引網(wǎng)與動(dòng)車組的耦合系統(tǒng)及