论文部分内容阅读
在我国高速铁路运营过程中,由于对牵引供电系统和高速列车特性认识不够透彻、全面,暴露出了诸多问题,其中车网耦合高频谐振是其中亟待解决的关键问题。如果高频谐振得不到有效抑制,会给牵引供电系统和高速列车的正常运营工作带来安全隐患。本文以国家自然科学基金项目“高速动车动态非线性负荷建模及基于其特性优化的谐波谐振抑制研究(编号：51207131)”为依托,以高速铁路高频谐振为研究对象,以抑制高频谐振为研究目标,从高速列车牵引传动系统的角度出发,提出一种基于单相LCL型脉冲整流器的高速铁路高频谐振抑制方案,为工程解决高速铁路高频谐振提供新的思路。本文的具体研究工作如下：首先,描述了全并联AT供电系统和高速列车牵引传动系统的结构,给出了全并联AT供电网各电路元件的建模方法,介绍了牵引传动系统脉冲整流器的控制方法。基于Matlab/Simulink搭建全并联AT供电网-牵引传动系统联合仿真平台,模拟再现了高频谐振现象并对联合仿真平台进行了验证。其次,针对车网耦合高频谐振的机理进行研究。基于牵引网单线简化模型,从理论上揭示了牵引传动系统网侧与牵引网压中高次谐波的相关关系；基于车网耦合高频分析模型,分析LCL滤波器对谐振特性的影响。基于车网联合仿真平台,对理论分析的结果进行了仿真验证。再次,重点对单相LCL型脉冲整流器的工作原理与控制算法进行研究。介绍了单相LCL型脉冲整流器的拓扑结构,并建立其数学模型；探究LCL滤波器的设计方法,给出单相脉冲整流器的LCL滤波器设计原则；借鉴三相LCL型脉冲整流器中的有源阻尼算法,在单相LCL型脉冲整流器中引入虚拟电阻法和双带通滤波器法,并给出直接电流控制方法和基于d-q坐标系有功无功电流解耦控制方法。通过Matlab/Simulink仿真验证了滤波器参数设计和控制算法的正确性和有效性。最后,搭建以RT-LAB和TM320F2812 DSP控制器为核心的硬件在回路半实物仿真平台,完成车网耦合系统的建模和控制程序的设计,并在半实物仿真平台上完成单相LCL型脉冲整流器控制算法的验证。半实物仿真结果验证了单相LCL型脉冲整流器控制算法的正确性和高频谐振抑制方案的有效性。