機車控制電源及其故障診斷關(guān)鍵技術(shù)研究與工程實現(xiàn).pdf

1、我國鐵路實現(xiàn)了跨越式的戰(zhàn)略發(fā)展目標，列車裝備水平也已經(jīng)邁上新臺階，列車運營速度和運輸量都已達到了世界領(lǐng)先水平，這對列車的安全性和可靠性提出了新的要求，車載控制電源作為列車控制核心的能量來源，在保障列車安全運行中起著至關(guān)重要的作用。目前，我國的列車的故障有很大一部分是由于微機系統(tǒng)的故障引起的，而電源穩(wěn)定性的問題是造成機車微機系統(tǒng)死機的重要原因。因此開展具有針對性的車載控制電源關(guān)鍵理論及故障診斷研究具有重要的意義。
　　 本文以軟開

2、關(guān)理論及故障診斷理論為基礎(chǔ)，以我國電力機車車載控制電源為對象，根據(jù)我國鐵路應(yīng)用的特點和需求，深入開展了符合我國鐵路高速、重載發(fā)展方向的車載控制電源的關(guān)鍵理論及故障診斷研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　 結(jié)合對目前流行的各種電源拓撲結(jié)構(gòu)的分析和實踐，深入分析車載控制電源工作環(huán)境和負載特點，提出一種新型的全橋零電壓零電流PWM變換器拓撲結(jié)構(gòu)，詳細分析了所提出結(jié)構(gòu)的運行模式，結(jié)構(gòu)特點及性質(zhì)。提出的拓撲結(jié)構(gòu)適用于低電壓、中大功率場合。它具有

3、極寬的零電壓零電流開關(guān)范圍和負載范圍，主回路中的開關(guān)器件均在軟開關(guān)條件下工作，損耗極?。惑槲浑娐烦嗽谙到y(tǒng)啟動周期外，無需預(yù)先儲能，箝位電壓高，占空比丟失極小。
　　 在新拓撲的基礎(chǔ)上，根據(jù)車載控制電源的系統(tǒng)模型具有強非線性和時變性地特點，提出了免疫反饋積分分離增量PID控制器設(shè)計方案，應(yīng)用于所提出的改進型全橋PWM拓撲結(jié)構(gòu)。由試驗結(jié)果可以看出，傳統(tǒng)PID控制在特定的被控對象上仍然具有優(yōu)越性，但對于開關(guān)電源這種復雜的時變系統(tǒng)，這

4、種新型的模糊免疫PID控制器與常規(guī)PID控制器相比，控制特性更好，適應(yīng)性更強。對于由寄生參數(shù)等原因引起的被控對象參數(shù)變化，提出的控制算法魯棒性強、超調(diào)量小，且能保持無差控制，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強。試驗結(jié)果驗證了所提出控制算法的實用性和有效性。
　　 在實現(xiàn)了車載控制電源樣機的基礎(chǔ)上，針對車載控制電源的故障診斷存在計算量巨大，且缺乏精確的故障數(shù)學模型，各子系統(tǒng)之間以及寄生參數(shù)的計算和分析方法目前還不明確的問題。本文提出了一種使

5、用因果模型進行分布式故障診斷的新思路。將復雜的系統(tǒng)分割為多個相互具有一定獨立性的多個子系統(tǒng)，這樣，可以針對每個子系統(tǒng)進行局部的故障診斷，而不需要考慮所有的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。一方面大大降低了診斷的復雜度，從而提高診斷的可靠性；另一方面，可以針對每個子系統(tǒng)采取不同的、合適的診斷方法，以提高診斷的準確性。
　　 根據(jù)目前車載控制電源發(fā)展需要，基于前面的關(guān)于電源的幾個關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)，對電源模塊化并聯(lián)理論進行了深入研究，在理論研究的基礎(chǔ)上，