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1、DOI:10.13889/j.issn.2095-3631.2000.03.003变流技术与电力牵引3/2000l1铁道车辆用数字化实时硬件回路仿真的实例研究.eerTkll等h瑞士)、【摘要1本文提供了仿真器拓扑结构仿真模块以及用于变流器车辆的纯数字化实时硬件回路仿真与现有,。的模拟仿真比较的初步结果它表明准确度与仿真器的步长和死区时间有关:关健词数字化硬件回路仿真控制系统测试离散事件混合系统。用了一些特殊的积分方法概述直至现在,混合仿真器一直被用于实时硬件回路。,仿真中棍合仿真器包括数字和模拟部分这种仿真器r:1Adtan公司
2、已经对图所示的用于铁道车辆控的优点是它的硬件比较器(模拟量的离散化)以及开关制系统硬件回路测试的一种新型数字化实时仿真器进(离散量的模拟化)能够直接实现铁道车辆仿真的混合。,。行了评估特性这就可以得到非常可靠和精确的结果另一方面,:也存在一些缺点如庞大的硬件系统和高的维修成本。具有足够运算能力的数字式仿真器仅在最近才达到实用。今天的数字式仿真器可用图示编程工具进行编,。pace程并且模块可自动下载德国ds公司提供了基于。ataunMlb/Simlik的集成开发环境借助于最新的DEC,,a一微处理程序板其计算能力很强足以满足我们缩。
3、n短步长的要求之所以采用Matlab/iSmulik可编程语言是因为ABB公司的研究中心已开发有现成的用于变。流器车辆的室内工具和以及其他的工具箱2仿真系统图l硬件回路;;①硬件回路②网侧交流器和电机变流器控制器③仿真系;.;;变流器车辆一个转向架的驱动系统仿真模型如图统④交流电网⑤网侧变流器⑥电机侧变流器⑦机械部件所示。这种由铁道车辆的电气和机械部件组成的仿真系,。统包括网侧变流器和驱动变流器这两个变流器仿真,。模块做到了独立开关级直接与实际控制系统相连这:,要涉及许多高速数字和模拟输人/输出操作它意味着L士:夯粉播刘!「l在外
4、围的输人/输出板与微处理器板之间需要有大量。O的通信M以Orsl如,荡粼舔尽可能地缩短积分步长和死区时间对于仿真系澎{统是一项非常重要的工作。例如变流器的死区时间估,ranz计为25娜而装于Adt机车电机控制部分的实时图2仿真系统。拌s;;;;四象限控制系统的循环周期小于50为了避免系统不稳定①变流电源②受电弓③主断路器④变压器⑤;;;;,脉冲整流器⑥直流中间电路⑦电机变流器⑧直流电路电容和精度变差仿真过程中必须对上述两个时间仔细加;;;⑨二次滤波器L过电压限制器@接地故障检测L网侧子模,以考虑这就使得人们在生成变流器的触发脉冲时
5、采;块L电机侧子模块铁道车辆用数宇化实时硬件回路仿X的实例研究变流技术与电力牵引/20003,。,止)连续模块部件的因果关系将发生改变例如在状.21网侧子模块,,,态瞬变前如果电压是模块的输人量电流是输出量,。网侧子模块包括从交流电网至驱动系统直流中间则之后电压将是输出量而电流是输人量·,。对每一个状态瞬变必须作检测同时对连续模电路的各模块块方程进行重新调整和初始化。()交流电网模块l,很明显像iSmulink这样的仿真语言不支持因果交流电网模块包括一个可能带有一些谐波的理想。,,关系的改变当然人们能对各种情况手工编程但一个电压源
6、电压源和铁路车辆之间的电网采用R一L模,n,。带有个开关的系统可能有2n个取决于开关状态的型电阻和感抗随车辆相对于变电站的位置而变化不同的表示。(2)变压器模型,,铁路车辆的变压器包括3个并联的次边绕组和1另一方面在我们的模块中必须采用一种实用的。个原边绕组。每一个次边绕组与一个四象限脉冲整流方法来预测开关断开过程中的不确定电压值。(4)直流中间电路器相连接铁路车辆的变压器模块按图3所示的网状,直流中间电路包括直流支撑电容和串联谐振滤波等效电路实现两个绕组之间的连接均采用电阻和电,,,,器这个滤波器主要是为了消除由变流器产生的两倍
7、感元件不考虑容性藕合也不考虑饱和与趋肤效应。参数值通过各绕组与其他绕组之间的短路试验确定。电网频率的强谐波分量提供的模块中还包括两个瞬时过电压限制器和接地故障检测装置(不包括在图5,。中)直流中间电路不包括电缆和接头的寄生电感
8、l!’`奋ù一价心.k户!l一一U口imUS以三3条条2`’UUJó乙USeCIUS以夕⋯}一}一图3变压器模型图5直流中间电路模型(3)四象限脉冲整流器.。22电机侧子模块四象限脉冲整流器由二相桥臂组成每一相桥臂由两个带有反并联二极管的半导体器件构成(如图4所,电机侧包括两个并联的电机变流器每个变流器,。
9、示)二极管以它的作为理想开关的最佳功能进行工作接有一台异步电机。(l)电机变流器模块,电机变流器模块由三相桥臂组成每一个桥臂包。含两个半导体元件以及与之反并联的二极管(图6),。然而二极管仅有部分的功能得到了实现-dU奎-遥r毕石二今图4四象限脉冲
