基于电力电子变压器的新型牵引系统分析与控制

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文基于电力电子变压器的新型牵引系统分析与控制学位申请人：戈旺学科专业：电气工程指导教师：宋平岗教授答辩日期：2018年6月2日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文

2、中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论

3、文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要基于电力电子变压器的新型牵引系统分析与控制摘要高速铁路已成为代表我国近年来在经济快速发展的同时取得科技创新成就的一张靓丽的名片，而高速动车组的技术创新则是高速铁路进一步发展的重要助力。推动下一代高速动车组的发展已成为国内外研究者的热点领域，而牵引传动系统作为动车组的核心中的一部分更是成为研究的热点之一。传统牵引变压器体积大、重量重且集中的特点限制高速动车组进一步的发展，如

4、何克服目前牵引传动系统中所存在的缺点对高速动车组朝着更快、更高效、更舒适的发展方向具有重要的意义。文章在此背景下提出了一种基于电力电子变压器的新型牵引系统主电路，并以此为研究对象从数学模型和运行原理的基础上对其进行了分析和控制研究，具体的工作如下：首先通过介绍目前电力电子变压器的主要拓扑结构式，归纳了单级式PET、两级式PET以及三级式PET的主要形式和特点。通过对比讨论了各自的优缺点，同时针对中频变压器存在的多绕组共铁芯和单绕组独立铁芯两种形式总结了各自的优缺点。基于此并结合一定的技术背景提出了一

5、种新型的牵引系统主电路，确立了该主电路结构。其次从输入整流级部分和中间直流隔离级两部分作为重点进行分析。对于输入整流级部分，以单个单相电压型PWM整流器数学模型及运行原理基础，进而推广得到输出级联H桥整流级的数学模型和运行原理。对于中间直流隔离级部分，以双有源桥式DAB为研究对象，分别确定了其平均开关函数数学模型和小信号数学模型，并给出了基于虚拟直接功率控制策略（VDPC）与直接功率前馈控制(DPC)的仿真分析结果，得到了两种控制方式的DAB输出响应动态特性。最后重点分析了影响输入侧级联H桥电压平衡

6、的因素。整流输出侧电容不一致，所接负载不同及调制算法都是造成电压不平衡的主要因素。确定了输入侧级联H桥的在平衡条件下与单个单相PWM整流器的控制原理相通，采用了双闭环的控制进行仿真验证。针对不平衡条件下，提出了基于均压补偿的电压平衡控制并进行了仿真验证。关键词：电力电子变压器，新型牵引传动系统，动态特性，电容电压不平衡控制IAbstractAnalysisandControlofNewTractionSystemBasedonPowerElectronicTransformerABSTRACTThe

7、high-speedrailwayhasbecomeabeautifulcardrepresentingtheachievementsofscienceandtechnologyinnovationinChina'srapideconomicdevelopmentinrecentyears.Thetechnicalinnovationofthehigh-speedEMUisanimportanthelpforthefurtherdevelopmentofhigh-speedrailway.Thede

8、velopmentofthenext-generationhigh-speedEMUshasbecomeahotareaforresearchersathomeandabroad,andthetractiondrivesystemhasbecomeoneoftheresearchhotspotsaspartofthecoreofEMUs.Thelargesize,heavyweightandconcentrationoftraditionaltractiontrans