大功率电力机车交流传动系统的研究-电气工程专业论文.docx

独 创 性 声 明 本人声明，所呈交的论文是本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或撰写过的研究成果，也不包 含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 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。 签 名： 日 期： 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定， 即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位 论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认 可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会 公众提供信息服务。 （必威体育官网网址的论文在解密后应遵守此规定） 研究生（签名）： 导师（签名）： 日期： 摘要 在铁路客、货运输分离的背景下，我国现已开通了一万多公里的重载铁路。 然而除了修建货运专线外，货物的运输能力同时也取决于机车的牵引力，因此， 对于大功率货运机车的研发也提上了日程。以国内企业为主导、引进关键技术， 我国成功引进了各种大功率货运机车制造技术，并且开发出了有自主知识产权的 和谐型大功率交流传动货运机车。本文以和谐型机车的交流传动系统为基础，通 过传动系统主电路为切入点，研究大功率电力机车的交流传动技术，包括交流传 动系统的组成、变流技术以及相应的控制技术、电机的控制技术等，对于运行过 程中机车的运行状况和一些参数变化可以有直观的了解。 本文以和谐型电力机车为应用背景，设计了交流传动系统主电路结构方案， 包括网侧电路、主变压器、牵引变流器及牵引电动机等。分析两电平脉冲整流器 的工作原理及其脉宽调制技术，通过对脉冲整流器的间接电流控制和直接电流控 制技术进行对比分析，采用适应于大功率场合的瞬态直接电流控制技术，实现脉 冲整流器输出直流电压稳定的控制。此外还分析了中间直流回路各部分的功能。 分析了两电平牵引逆变器的工作原理及其脉宽调制方式，同时对其脉宽调制 的约束条件做出简要分析。本系统采用矢量控制方式实现对电机的转矩控制。基 于矢量控制的基本思想，通过坐标变换方式，建立异步电机在不同坐标系下的数 学模型。比较直接运算法和间接运算法转子磁链观测模型的各自特点，采用两相 同步旋转坐标系下的转子磁链观测模型，最后对电机采用转差频率矢量控制系 统，实现对电机转矩直接控制，具有响应速度快，稳定性好等特点。 最后，采用 Matlab/Simulink 软件进行仿真研究。以本文所设计机车的电路 结构和器件参数为基础，分别对整流部分和逆变部分建立仿真模型，验证所采用 的调制方式和控制技术的实际控制效果。整流系统实现了输出电压达到设定值并 保持稳定，网侧电压电流相位一致。牵引逆变系统很好地实现了牵引电机励磁电 流和转矩电流的解耦控制，具有动态响应快，转矩稳定性好，提高了机车的起动 性能和防空转能力，取得了理想的控制效果。 关键词：交流传动,整流电路,逆变电路,矢量控制 I Abstract In the background of the railway passenger and freight separation，China has now opened more than ten thousand kilometers heavy-haul railway. However, not only building the freight line, the freight transport capacity but also depends on the locomotive traction, Thus, the development of high-power freight locomotive would also put on the agenda. To domestic enterprises as the leading, The introduction of key technology, China has successfully introduced a variety of high-freight locomotive manufacturing technology, And has developed with independent intellectual property rights of HeXie power AC freight locomotive. Based on the HeXie locomotive AC drive system as