高速机车无变压器化交流传动系统中直流斩波电路的改进.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2012Vo1．42No．10电气传动2012年第42卷第1O期高速机车无变压器化交流传动系统中直流斩波电路的改进张雪原(成都信息工程学院控制工程学院，四川成都610225)摘要：利用直流斩波技术实现高速机车无变压器化交流传动系统结构是实现车载牵引变压器小型轻量化的一种很有前途的技术选择，优化直流斩波器的结构使其尽可能地小和轻是这一方案研究的基本目标。通过改进直流斩波器输出侧滤波器的结构，在保持输出电压基本质量不变的条件下，使储能电感值降为原来的32，从而使整个斩波装置的体积和重量大幅度减小。关键词：改进；斩波；小型轻量化；交流传动中图分类号：U2

2、21，TM922．73文献标识码：AImproveCircuitforDCChopintheTransformerlessACTransmissionSystemofHighSpeedLocomotiveZHANGXue—yuan(ControlEngineeringSchool，ChengduUniversityofInformationTechnology，Chengdu610225，Sichuan，China)Abstract：Itisaverypromisingschemefortheminiaturizationandlighteningabouttheon—bo

3、ardtractiontransformerthatthetransformerlessACtransmissionsystemisrealizedbyusingDCchop．ThebasicstudyaimistogetthesmallerandlighterequipmentbyoptimizingtheDCchopstructure．TheweightandvolumeoftheDCchopisreducedto32byimprovingthefilterstructurefortheexitregionsideoftheDCchopwhiletheoutputvol

4、tagequalitydoesntchangebasically．Keywords：improve；chop；miniaturizationandlightening；ACtransmission1引言2基本电路车载变压器小型轻量化对高速铁路的发展具无变压器化交流传动系统结构中的直流斩波有重要的意义l_】]，世界上高速铁路发达的国家纷器基本电路如图1所示。纷对此展开研究口]。通过使用直流斩波技术取消车载牵引变压器，实现无牵引变压器的交流传动系统结构，是实现车载牵引变压器小型轻量化的一种很有前途的技术选择。R合理地选择机车用直流斩波器的结构，使其尽量的轻和小是这种结构研究的基

5、本目标。作者对斩波器的基本电路进行了仿真研究，初步证明，图1直流斩波器原理图使用直流斩波器代替车载牵引变压从而实现不同Fig．1SchematicoftheDCchop电压问能量传递部分设备的小型轻量化方案是可行的。本文的进一步研究显示，如果改进直流斩交流牵引供电网电源用图1中的单相交流电波装置输出侧滤波器的电路结构，还可以大幅度源等效，交流电源经过一个桥式整流电路变为直地降低整个直流斩波装置的重量、缩小体积。流；中间的2个电力电子开关的结构和电气绝缘作者简介：张雪原(1974一)，男，讲师，Email：zxy_sc@foxmail．corn27电气传动2012年第42卷第

6、1O期张雪原：高速机车无变压器化交流传动系统中直流斩波电路的改进强度一样，以实现电功率的双向传输；实际上这是O一个buck降压斩波电路和一个boost升压斩波1电路的综合。开关两边分别接有一个LC滤波电1L1L2路，电源侧的滤波电路主要是防止脉冲电流的高+0Eu3(2)次谐波向牵引网传播；负载侧的滤波器除了具有O0稳定负载电压的功能外，还具有储能作用；R表示O1斩波器的负载，在交流传动系统中它实际上代表RC2的是逆变器及其后面的电动机等设备。本文后面的讨论中假设电力电子开关为理想—Ei1i“l2]T开关，即开关转换的时间为0，导通阻抗为0，开断曰一[1／L00O]阻抗为。。

7、；交流电源和整流回路用一个恒压源代替。电路工作时，随着开关的切换，电路也在如图2所示的2种工作方式下转换。设图2a为电路O工作的过程1，图2b为电路工作的过程2，则过程1的结束是过程2的开始，过程2的结束是过程11L，的开始，如此往复循环；并设各状态变量是时间的A．=连续函数。经合理简化后的斩波器基本原理图如0一没图2所示。1RC。00一0RO000一oO一Go(a)过程1—一k0001OOOL2一O。O。1I(A2一ROO叨一(b)过程201图2斩波器工作原理RC2Fig．2Workingprincipleoft