地鐵輔助逆變系統(tǒng).研究

《地鐵輔助逆變系統(tǒng).研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：呵坳私字眺沙矽7年676月節(jié)日致謝本論文的工作是在導(dǎo)師劉志剛教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在攻讀研究生學(xué)位期間，劉老師不僅在做學(xué)問方面給了我很多實(shí)際指導(dǎo)和教誨，更在做人做事方面為我

2、樹立了榜樣。劉老師治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，為人和藹謙遜，待人熱情誠懇，做事情公平公正，這一切都對(duì)我影響至深，將成為我受用終生的財(cái)富。本文的理論研究和實(shí)驗(yàn)工作是在劉老師的指導(dǎo)、關(guān)心和幫助下完成的，讓我的專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力得到了進(jìn)一步提高。除此之外，劉老師還在生活上給了我莫大的支撐和幫助。借此機(jī)會(huì)，我謹(jǐn)向劉志剛老師致以一名學(xué)生對(duì)恩師最崇高、最真摯的祝福和感謝!另外在實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)及撰寫論文期間，實(shí)驗(yàn)室的沈茂盛老師、刁利軍、牟富強(qiáng)、李哲峰、林文立、張剛、王磊、梅櫻等師兄師姐、孫大南、羅榮婭、蘇頡等同學(xué)以及陳杰、

3、張超、陳超、客京坤等師弟都給予了我很大的幫助，使我在實(shí)驗(yàn)室里度過了非?？鞓泛碗y忘的兩年多時(shí)間。這些都是我的學(xué)業(yè)和畢設(shè)得以順利完成的重要因素。在此也向他們表示真心的感謝。最后要感謝我的父母和、家人以及所有好朋友，正是他們的支持才使我能夠安心完成學(xué)業(yè)，衷心感謝你們。第一章緒論1．1課題意義與背景輔助逆變系統(tǒng)是地鐵或輕軌車輛上的一個(gè)必不可少的關(guān)鍵的電氣部分，負(fù)責(zé)為空調(diào)機(jī)組、通風(fēng)機(jī)、照明、電加熱器等交流負(fù)載提供穩(wěn)定的三相四線制的380V(220V)電源。傳統(tǒng)地鐵輔助逆變系統(tǒng)通常采用旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)一發(fā)電機(jī)組的供電

4、方案。電動(dòng)機(jī)從DC750V第三軌受電，發(fā)電機(jī)輸出三相交流電壓向負(fù)載供電。這種供電方式機(jī)組體積大、輸出容量小、效率低，電源易受直流發(fā)電機(jī)組況變化的影響，輸出電壓波動(dòng)大，可靠性差。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，輔助逆變系統(tǒng)已從早期的旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)一發(fā)電機(jī)組進(jìn)步為靜止式變流機(jī)組，即所謂靜止輔助逆變電源裝置，克服了旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)發(fā)電機(jī)組的供電方案存在的大體積、低效率、低可靠性等一系列問題，提升車輛的性能，成為地鐵車輛輔助逆變系統(tǒng)的必然選擇。同時(shí)，靜止輔助逆變系統(tǒng)中采用的電力電子器件也經(jīng)歷了晶閘管(SCR)、大功率晶體管(

5、GTR、BJT)、可關(guān)斷晶閘管(GTO)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT或IPM)的發(fā)展過程。IGBT或IPM器件的電壓等級(jí)也從1200V發(fā)展到1700V、3300V以及4500V電壓等級(jí)水平，除電壓等級(jí)4500V的IGBT器件，其它電壓等級(jí)的在國外已有多家公司批量生產(chǎn)與供貨。地鐵車輛均以直流電網(wǎng)供電，電網(wǎng)電壓有750V和1500V兩種。輔助逆變系統(tǒng)一般由給受電電路、電容器充放電電路、三相逆變器、交直流濾波電路及其相關(guān)控制電路等部分構(gòu)成。輔助逆變器的單臺(tái)額定容量一般在幾十千伏安至二百多千伏安之間，屬于

6、中小功率的“直交’’型變流器。輔助逆變系統(tǒng)通常需要滿足如下基本要求：(1)輸出電壓為三相四線制，輸出電壓和頻率滿足規(guī)定的精度要求。(2)在寬輸入電壓變化范圍內(nèi)，輸出額定容量的工作能力。輸出電壓與頻率應(yīng)能滿足額定負(fù)載容量的正常工作能力。(3)輸出電壓為正弦波形或準(zhǔn)正弦波形。在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)，輸出電壓的總諧波含量都要求小于規(guī)定值。(4)負(fù)載突變能力。具備允許空調(diào)壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等負(fù)載直接啟動(dòng)和切除的能力，并且其輸出電壓的瞬時(shí)變化不超過規(guī)定值及在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定，以滿足在帶有部分負(fù)載的情況下

7、空調(diào)機(jī)、通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等負(fù)載頻繁投切的要求。(5)一定的冗余度。一臺(tái)輔助逆變器故障時(shí)，在切除部分負(fù)載的條件下，正常工作的輔助逆變器應(yīng)可同時(shí)向相鄰的故障負(fù)載供電。1．2現(xiàn)代輔助逆變系統(tǒng)的主要特點(diǎn)地鐵靜止輔助系統(tǒng)主要有變壓器隔離和變流兩個(gè)功能部分。變壓器隔離部分是為了安全必須將電網(wǎng)上的高壓與低壓用電設(shè)備，尤其是常需人工操作的控制電源的設(shè)備，在電氣電位上實(shí)現(xiàn)隔離。通常采用變壓器進(jìn)行電氣隔離，同時(shí)也可通過設(shè)計(jì)不同的匝比以滿足電壓值的需要；變流部分則是用來進(jìn)行電能形式的轉(zhuǎn)換，輔助用電設(shè)備大都需要三相380V、

8、50Hz交流電源，因而要將波動(dòng)的直流網(wǎng)壓逆變?yōu)楹銐汉泐l的三相交流電。上述兩部分構(gòu)成完善的輔助逆變系統(tǒng)。現(xiàn)代輔助逆變系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：(1)采用IGBT或IPM技術(shù)。早期的輔助逆變器采用的功率器件有晶閘管、功率晶體管和GTO等。IGBT具有高開關(guān)頻率、功率損耗低，自我保護(hù)能力強(qiáng)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需換流和吸收電路，取代和控制電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，它的使用減少了輸入與輸出濾波器的體積和重量，減少了元件的數(shù)量，因而也增加了使用的可靠性。(2)模塊化的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)模塊化和簡(jiǎn)單統(tǒng)化